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用于制造含白色颜料的产品的间接浮选法

阅读:445发布:2020-05-11

专利汇可以提供用于制造含白色颜料的产品的间接浮选法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于制造含白色颜料的产品的方法。含白色颜料的产品经由 泡沫 浮选由至少一种含白色颜料和杂质的材料获得。,下面是用于制造含白色颜料的产品的间接浮选法专利的具体信息内容。

1.一种用于制造含白色颜料的产品的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
a)提供至少一种含白色颜料和杂质的材料;
b)提供选自式(1)的化合物的至少一种捕收剂:
其中R2选自:
i)直接键,
ii)C1至C20线性或支化的饱和或不饱和链,所述烃链任选地被以下取代:一个或更多个-OH基;经取代的亚烷基,其中所述亚烷基被1个或2个-OH基取代;具有1至20个原子的亚烯基;以及经取代的亚烯基,其中所述亚烯基被1个或2个甲基和/或亚甲基取代,iii)亚环烷基,
iv)亚环烯基和
v)亚芳基
R5为C1至C6烃基,
X为离去基团,
t为0或1,
p为1至15范围内的整数,
QO为含有2至4个碳原子的亚烷基,
q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至20范围内的整数,
R10彼此独立地选自R7和R11,条件是R10基团中的至少一者为R7,并且R10基团中的至少另一者为R11,其中
R7选自具有1至7个碳原子的烃基;芳基或芳基烷基;式H-(OA”)v-的基团,其中v表示1至
20的整数,以及A”O表示含有2至4个碳原子的亚烷氧基;HO(CH2)q-和式(2)的基团其中R8和R9彼此独立地选自具有1至6个碳原子的烃基,或者R8和R9与和它们相连接的氮原子一起形成任选地含有选自氧、氮或硫的一个或更多个杂原子的5原子环、6原子环或7原子环,以及其中q为1至10范围内的整数
R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有8至24个碳原子的烃基和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有8至24个碳原子的烃基,w为0至20范围内的整数,A’O为具有2至4个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子的亚烷基,y为0至5的整数,以及G表示式(3)的基团:
其中
B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,
s为1、2或3,以及
R5、X和t如以上所定义,
以及基团(CH2)s为与其相连接的两个氮原子之间的间隔基,
c)将步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料以及步骤b)的所述捕收剂在性环境中混合以形成水性悬浮体;
d)使气体通过步骤c)中形成的所述悬浮体;
e)通过从步骤d)之后获得的所述水性悬浮体中除去含有白色颜料的相来回收所述含白色颜料的产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法包括间接浮选步骤,所述间接浮选步骤导致形成包含所述杂质的泡沫和具有所述含白色颜料的产品的含有白色颜料的相。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述白色颜料为白色矿物颜料,优选选自天然碳酸研磨碳酸钙、含碳酸钙的矿物材料、白石、重晶石和前述物质的混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述白色矿物颜料为土金属碳酸盐,优选碳酸钙,最优选研磨碳酸钙。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中含白色颜料的材料包含选自贱金属硫化物、氧化物、石墨酸盐及其混合物的杂质。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述硅酸盐选自石英、云母、闪石、长石粘土矿物及其混合物,并且优选为石英。
7.根据权利要求5所述的方法,其中所述硅酸盐为选自硅灰石、高岭土高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土、海泡石及其混合物的白色硅酸盐。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中基于干重,步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料的量为0.1重量%至99.9重量%,基于干重,优选30重量%至
99.7重量%,更优选60重量%至99.3重量%,并且最优选80重量%至99重量%。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中基于干重,步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料:杂质的比例为0.1:99.9至99.9:0.1,基于干重,优选30:70至
99.7:0.3,更优选60:40至99.3:0.7,并且最优选80:20至99:1。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料的重量中值粒径在1μm至5000μm,优选3μm至700μm,更优选5μm至500μm,并且最优选10μm至80μm或100μm至500μm的范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述式(1)的化合物的特征在于R2选自式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;以及具有1至10个碳原子的亚烯基,和/或
R5选自C1至C4烷基、苯基和苯基烷基,并且优选为苄基,和/或
X选自卤素、硫酸根和碳酸根,和/或
p为1至10,优选1至5范围内的整数,和/或
QO为含有2个或3个碳原子,优选含有2个碳原子的亚烷氧基,和/或
q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至10,更优选1至6,并且最优选1至4的整数,和/或R7选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基;苯基或基;式H-(OA”)v-的基团,其中v为1至10,优选1至6,并且最优选1至4范围内的整数,以及A”O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基;以及HO(CH2)q-和式(2)的基团其中R8和R9彼此独立地选自具有1至4个碳原子的烃基,以及q为1至6的整数,优选q为2或3,和/或
R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有10至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或3个碳原子的亚烷基,y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,最优选y为0,以及G表示式(3)的基团:
其中
B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,优选为苯基或苯基烷基,并且最优选为苄基,s为1、2或3,优选2或3
以及t如权利要求1中所定义。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述式(1)的化合物的特征在于R2选自具有1至10个,优选2至6个,并且最优选4个碳原子的二价烃基,
R7为具有1至4个碳原子,优选1至2个碳原子的烃基,并且最优选R7为甲基,
R11为R1-(G)y-,其中R1为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,以及y=0QO为乙氧基,以及
p、q1、q2、q3、q4、t、R5和X如权利要求1中所定义,优选如权利要求11中所定义。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述式(1)的化合物的特征在于
p为1至10范围内的数,和/或
t为1,和/或
q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至6范围内的整数,和/或
R5选自甲基和乙基,和/或
X选自卤素和硫酸盐
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述式(1)的化合物具有以下特征中的至少一者:
R1衍生自选自以下的脂肪胺:2-乙基己胺、2-丙基庚胺、正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺、N-(正癸基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(正十二烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(椰油烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(油菜籽烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(大豆烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(氢化牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-二十二碳烯基-N-甲基三亚甲基二胺、异十三烷氧基丙胺及其混合物,和/或
2
R衍生自二羧酸、二羧酸氯化物、二羧酸的二酯、二羧酸的酸酐、二羧酸的环状酸酐,优选R2衍生自选自以下的化合物:草酸丙二酸琥珀酸戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸,这些化合物的相应的酰氯、甲酯或乙酯或酸酐或环状酸酐,及其混合物,和/或R7衍生自选自以下的(烷基)烷醇胺:三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺、及其混合物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤b)的所述捕收剂由一种或更多种式(1)的化合物组成。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤c)中获得的所述水性悬浮体的pH为7至10,优选7.2至9.5,并且更优选7.5至9.0。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中基于步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料的总干重,在步骤c)中以1ppm至5000ppm的量添加所述捕收剂,基于步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料的总干重,优选以20ppm至2000ppm的量,更优选以30ppm至
1000ppm的量,并且最优选以50ppm至800ppm的量添加所述捕收剂。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中基于所述悬浮体中的固体的总重量,步骤c)中获得的所述水性悬浮体的固体含量为5重量%至80重量%,基于所述悬浮体中的固体的总重量,优选10重量%至70重量%,更优选20重量%至60重量%,并且最优选25重量%至55重量%。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤c)之前、期间或之后,向所述水性悬浮体中添加一种或更多种添加剂,其中所述添加剂选自包括以下的组:pH调节剂、溶剂抑制剂、活化剂、聚合电解质、起沫剂和除根据式(1)的所述捕收剂之外的捕收剂。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤c)期间和/或之后对步骤c)中获得的所述水性悬浮体进行研磨。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤d)中的所述气体为空气。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤d)中的所述悬浮体的温度为5℃至50℃,优选10℃至40℃,更优选10℃至35℃,并且最优选15℃至30℃。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤e)之前和/或之后,将从步骤e)获得的所述含有白色颜料的相分散和/或研磨,优选在至少一种分散剂和/或至少一种助磨剂的存在下分散和/或研磨。
24.能够通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的所述含有白色颜料的相在以下中的用途:纸、塑料、漆、涂料、混凝土水泥化妆品水处理、食品、制药、墨和/或农业应用,其中优选所述含白色颜料的产品用于造纸机的湿部工艺中,用于卷烟纸、板和/或涂层应用中,或者用作用于轮转凹版印刷和/或胶版印刷和/或喷墨印刷和/或连续喷墨印刷和/或柔性版印刷和/或电子照相术和/或装饰表面的支持体。

说明书全文

用于制造含白色颜料的产品的间接浮选法

[0001] 本发明涉及用于制造含白色颜料的产品的方法,并且更特别地,涉及为了通过泡沫浮选将白色颜料与杂质分离以制造含白色颜料的产品而实施的技术领域。
[0002] 颜料通常被认为是由于波长选择性吸收而改变反射或透射的光的颜色的材料。这种物理过程与其中材料发光的荧光磷光和其他形式的发光不同。颜料用于使例如漆、墨、塑料、织物、化妆品、食品和其他材料着色。所使用的大多数颜料为通常被研磨成细粉末的干着色剂
[0003] 白色颜料由于其工业关联性而在颜料领域中占有特殊的地位。例如,在欧洲的造纸工业中,每年使用大于1000万吨的白色颜料。白色颜料也用于漆和涂料中。尤其是在制造分散型漆时,白色颜料是调色系统中的基础颜色。
[0004] 天然存在的白色颜料通常通过采矿来获得。然而,通常,这样的白色颜料含有引起变色(例如,如灰色或黄色)的杂质。此外,这些杂质可能影响白色颜料的特性,并因此在其使用中导致显著的缺点。白色颜料中的大量杂质(例如,如酸盐)可能增加磨损特性。因此,必须将杂质与白色颜料彼此分离以获得不被杂质污染或仅少量地被杂质污染的含白色颜料的产品。
[0005] 在现有技术中已知通过物理-化学分离从白色矿物中分离杂质。物理-化学分离过程包括首先研磨变质岩沉积岩,然后使所得的含白色颜料和杂质的材料在性环境中经受常规泡沫浮选。常规泡沫浮选是现有技术中已知的高度通用的方法,该方法基于在包含含白色颜料和杂质的材料的水性悬浮体中气泡选择性地粘附于特定表面的能的差异而用于颗粒的物理-化学分离。然后白色颜料与附着的气泡被运送至表面并被除去,而保持完全润湿的杂质则留在液相中。
[0006] 如上所述,常规泡沫浮选的基础是白色颜料和杂质的可润湿性的差异。白色颜料可以为天然疏水的,但是通常疏水性通过化学处理来诱导。使表面变得疏水的化学处理本质上是用合适化合物的层包覆颗粒表面的方法。
[0007] 然而,常规浮选具有显著的缺点:如前面所提及的,作为捕收剂的化学处理用于使白色颜料的表面变得疏水以通过气体起泡分离这些颗粒。这些捕收剂吸附在白色颜料的表面上,并因此改变颜料的特性。然而,这种改变在白色颜料在纸、塑料、漆、涂料、混凝土水泥、化妆品、水处理、食品、制药、墨和/或农业应用中的随后使用中可能是不期望的,其中优选含白色颜料的产品用于造纸机的湿部工艺(wet end process)中,用于卷烟纸、板和/或涂层应用中,或者用作用于轮转凹版印刷和/或胶版印刷和/或喷墨印刷和/或连续喷墨印刷和/或柔性版印刷和/或电子照相术和/或装饰表面的支持体。此外,期望的白色颜料的直接浮选由于品质和经济原因而是不利的。
[0008] 或者,可以考虑使用反/间接泡沫浮选以分离白色颜料和杂质。与其中期望的白色颜料直接浮起并从产生的泡沫中收集的常规浮选相比,反(间接)浮选旨在使不期望的杂质优先浮起并被除去,从而留下相对于期望的白色颜料已被浓缩的悬浮体。此外在反浮选期间,使用使杂质变得疏水的捕收剂。
[0009] 在反泡沫浮选中使用捕收剂的相应方法是已经知晓的,一类捕收剂是酯季铵盐。
[0010] US 3,990,966涉及通过如下来纯化方解石矿石湿法工艺:研磨并形成方解石矿石的浆料,在浮选剂的存在下通过从其中浮选杂质来从方解石浆料中分离所述杂质,对所得方解石浆料进行分级,将经分级的方解石在增稠器中沉降并干燥产物。选自(a)1-羟乙基-2-十七烯基咪唑啉、(b)1-羟乙基-2-烷基咪唑啉和(c)所述咪唑啉的盐衍生物的阳离子表面活性剂作为浮选剂,其中咪唑啉的烷基部分是使所述表面活性剂在使用时为液体的长度的脂肪酸的烷基部分。
[0011] CA 1 187 212涉及通过浮选纯化含硅酸盐的碳酸盐矿石的方法,其中使矿石经受研磨至足以释放杂质的细度。捕收剂是选自以下季胺的阳离子反应物:a)在烷基中具有8至16个碳原子的二甲基二烷基,所述烷基为饱和或不饱和脂族、正构或支化的;b)在为正构脂族的烷基中具有10至22个碳原子的二甲基烷基苄基;c)在为正构饱和或不饱和脂族的烷基中含有12至18个碳原子的双咪唑啉;d)衍生自季胺a)、b)和c)的盐。
[0012] WO 2008/084391 A1涉及包括至少一个浮选步骤的用于纯化含碳酸的矿物的方法,其特征在于该步骤实施至少一种季咪唑啉甲硫酸盐化合物作为捕收剂。
[0013] WO 2008/089906 A1涉及用于非硫化物矿物或矿石的浮选的方法,其中将粉碎的粗矿物或矿石与水和捕收剂混合以形成悬浮体。在试剂体系和在其中形成的含有所述非硫化物矿物或矿石的漂浮泡沫状物以及包含脉石的浮选残余物的存在下,将空气引入悬浮体中,其中改进包括使用聚合物酯季铵盐作为捕收剂,所述聚合物酯季铵盐可通过使烷醇胺与单羧酸和二羧酸的混合物反应并且任选地在烷基化之后以已知方式使所得酯季铵化获得。
[0014] WO 2011/147855 A2涉及在泡沫浮选过程中使用聚合物季酯产物作为捕收剂,涉及利用聚合物季酯进行泡沫浮选的方法,涉及聚合物季酯本身,以及涉及用于生产聚合物季酯的方法。
[0015] WO 2010/051895 A1涉及在硅酸盐浮选中以10g/吨矿石至5000g/吨矿石的量使用以下的组合物作为捕收剂:A)包含至少一个键合至型氮原子的有机基团,并且任选地包含杂原子且具有1至36个碳原子的至少一种季胺化合物,以及B)至少一种式(1)的胺烷氧基化酯或其盐,其中A、B彼此独立地为C2-到C5-亚烷基R1;彼此独立的C8-到C24-烷基或烯基R2、R3、R4;H;或C8-到C24-酰基,其中规定基团R2、R3或R4中的至少一者代表C8-到C24-酰基,并且x、y、z彼此独立地代表0到50的整数,其中规定x+y+z为1到100的整数。
[0016] EP 2 659 028 A1涉及使用可通过如下获得的产物或者其部分或完全季铵化的衍生物作为用于金属表面的腐蚀抑制剂:具有式R1COOH(I)的脂肪酸或酸的混合物以及具有式(IIa)或(IIb)的二羧酸或其衍生物与具有式(III)的烷氧基化脂肪胺的反应;任选地,脂肪酸、二羧酸和烷氧基化脂肪胺之间的所述反应随后是其中部分或全部氮原子通过与烷基化剂R5X反应而被季铵化的另外的反应步骤。
[0017] US 5,720,873涉及清洗含有硅酸盐杂质的碳酸钙矿石的方法,其中在特定的阳离子捕收剂的存在下进行泡沫浮选过程。
[0018] AU 2167883 A涉及在含有燃料油捕收剂和调节剂的水性介质中进行的粒级的泡沫浮选,所述调节剂包含通过使1摩尔烷醇胺(I)与≥0.8mol的脂肪酸或脂肪酸酯缩合而形成的产物,或者这样的产物的酸衍生物。
[0019] WO 00/62937 A1涉及其中在含有特定季铵化合物的捕收剂的存在下将硅酸盐从矿石中分离出来的泡沫浮选过程。该捕收剂对泡沫产物中的浓缩硅酸盐具有高选择性,而高产率的铁矿物保留在底部精矿中。
[0020] WO 97/26995 A1涉及使用所谓的季酯作为用于非硫化物矿物的浮选的助剂。
[0021] US 4,995,965涉及通过反浮选将硅酸盐杂质从矿石中除去来纯化碳酸钙矿石的方法。该方法通过使用特定的捕收剂来实现碳酸钙产物的高产率和低酸不溶物含量。
[0022] CN 101337204 A涉及硅酸盐矿物浮选中的双季铵化合物和特定的捕收剂,所述捕收剂在土矿或铁矿石反浮选脱硅中应用特定的双季铵化合物。
[0023] CN 101816981 A涉及特定的环境友好型胺阳离子捕收剂及其使用方法。
[0024] EP 1 584 674 A1涉及适用于在较低温度下生产织物软化剂的酯季铵盐浓缩物,其包含:a)酯季铵盐化合物;b)有机溶剂;c)水;d)pH调节剂。
[0025] EP 1 806 392 A1涉及含有特定酯季铵盐或特定酯季铵盐的混合物的水性组合物。
[0026] EP 1 876 224 A1涉及稳定、均质且粘性的软化剂制剂,其含有少于50重量%的特定酯季铵盐化合物。
[0027] US 2005/0189113 A1涉及包含酸性流体和含酯的季铵化合物(“酯季铵盐”)的酸性处理流体及其使用方法。
[0028] EP 2 700 680 A1涉及用于制造含白色颜料的产品的方法。含白色颜料的产品由至少一种含白色颜料和杂质的材料使用特定的捕收剂经由泡沫浮选获得。
[0029] US 4,606,916涉及由氧烷基化的脂肪胺通过与二羧酸缩聚并且随后与环氧烷和羧酸或无机酸或与季铵化剂例如氯代甲烷反应而制备的特定的季氧烷基化的聚酯。该化合物适合用作美容活性化合物,特别是用于头发的美容护理。
[0030] EP 0 035 263 A2涉及特定的纺织品软化剂,其是含有叔胺基的聚酯或其与低级羧酸(例如乙酸或乙醇酸)和无机酸的盐。
[0031] 还已知也涉及用于制造含白色颜料的产品的方法的未公开的专利申请EP 16 156 003.2和EP 16 155 963.8。
[0032] 然而,通过反泡沫浮选来制造产物的现有技术方法具有许多缺点。这样的捕收剂的使用非常昂贵。此外,许多已知的捕收剂在反泡沫浮选过程中引起不受控制的起泡。此外,许多反泡沫浮选过程受到限制,因为它们是选择性的,即很大一部分的期望产物与杂质一起浮起。此外,到目前为止所使用的许多捕收剂被认为对水和环境有毒。已知的捕收剂的另一个缺点是它们在浮选条件下分解并且随之损失效率。
[0033] 因此,需要通过浮选来生产白色颜料的改进方法,该方法避免或减少关于已知方法的上述问题。这样的用于由含白色颜料和杂质的材料制造白色颜料的改进方法尤其应当是易于操作且生态的方法。此外,有效性应当是令人满意的。
[0034] 本发明已经解决了至少一些前述目的。
[0035] 根据本发明的一个方面,提供了用于制造含白色颜料的产品的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
[0036] a)提供至少一种含白色颜料和杂质的材料;
[0037] b)提供选自式(1)的化合物的至少一种捕收剂:
[0038]
[0039] 其中R2选自:
[0040] i)直接键,
[0041] ii)C1至C20线性或支化的饱和或不饱和烃链,所述烃链任选地被以下取代:一个或更多个-OH基;经取代的亚烷基,其中所述亚烷基被1个或2个-OH基取代;具有1至20个碳原子的亚烯基;以及经取代的亚烯基,其中所述亚烯基被1个或2个甲基和/或亚甲基取代,[0042] iii)亚环烷基,
[0043] iv)亚环烯基和
[0044] v)亚芳基
[0045] R5为C1至C6烃基,
[0046] X为离去基团,
[0047] t为0或1,
[0048] p为1至15范围内的整数,
[0049] QO为含有2至4个碳原子的亚烷氧基,
[0050] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至20范围内的整数,
[0051] R10彼此独立地选自R7和R11,条件是R10基团中的至少一者为R7,并且R10基团中的至少另一者为R11,其中
[0052] R7选自具有1至7个碳原子的烃基;芳基或芳基烷基;式H-(OA”)v-的基团,其中v表示1至20的整数,A”O表示含有2至4个碳原子的亚烷氧基;HO(CH2)q-和式(2)的基团[0053]
[0054] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至6个碳原子的烃基,或者R8和R9与和它们相连接的氮原子一起形成任选地含有选自氧、氮或硫的一个或更多个杂原子的5原子环、6原子环或7原子环,并且其中q为1至10范围内的整数
[0055] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有8至24个碳原子的烃基和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有8至24个碳原子的烃基,w为0至20范围内的整数,A’O为具有2至4个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子的亚烷基,y为0至5的整数,以及G表示式(3)的基团:
[0056]
[0057] 其中
[0058] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,
[0059] s为1、2或3,以及
[0060] R5、X和t如以上所定义,
[0061] 以及基团(CH2)s为与其相连接的两个氮原子之间的间隔基,
[0062] c)将步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料以及步骤b)的所述捕收剂在水性环境中混合以形成水性悬浮体;
[0063] d)使气体通过步骤c)中形成的悬浮体;
[0064] e)通过从步骤d)之后获得的水性悬浮体中除去含有白色颜料的相来回收含白色颜料的产品。
[0065] 发明人出乎意料地发现,由至少一种含白色颜料和杂质的材料和至少一种根据式(1) 的捕收剂来制造含白色颜料的产品的方法是有利的,因为与结合至白色颜料的表面相比,前述捕收剂更有效地结合至杂质的表面。
[0066] 因此,与已知的现有技术方法相比,本发明的浮选法非常有效。由本发明方法获得的含白色颜料的产品显示出良好的亮度并且具有低的黄色指数。
[0067] 本发明的第二方面涉及可通过本发明方法获得的含有白色颜料的相在纸、塑料、漆、涂料、混凝土、水泥、化妆品、水处理、食品、制药、墨和/或农业应用中的用途,其中优选含白色颜料的产品用于造纸机的湿部工艺中,用于卷烟纸、板和/或涂层应用中,或者用作用于轮转凹版印刷和/或胶版印刷和/或喷墨印刷和/或连续喷墨印刷和/或柔性版印刷和/或电子照相术和/或装饰表面的支持体。
[0068] 在相应的从属权利要求中限定了本发明的有利实施方案。
[0069] 根据一个实施方案,所述方法包括导致形成包含杂质的泡沫和具有含白色颜料的产品的含有白色颜料的相的间接浮选步骤。
[0070] 根据另一个实施方案,白色颜料为白色矿物颜料,优选选自天然碳酸钙或研磨碳酸钙、含碳酸钙的矿物材料、白石、重晶石和前述物质的混合物。
[0071] 根据另一个实施方案,白色矿物颜料为土金属碳酸盐,优选碳酸钙,并且最优选研磨碳酸钙。
[0072] 根据另一个实施方案,含白色颜料的材料包含选自贱金属硫化物、铁氧化物、石墨、硅酸盐及其混合物的杂质。
[0073] 根据另一个实施方案,硅酸盐选自石英、云母、闪石、长石粘土矿物及其混合物,并且优选为石英。
[0074] 根据另一个实施方案,硅酸盐为选自硅灰石、高岭土高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土、海泡石及其混合物的白色硅酸盐。
[0075] 根据另一个实施方案,基于干重,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料的量为0.1重量%至99.9重量%,基于干重,优选30重量%至99.7重量%,更优选60重量%至99.3重量%,并且最优选80重量%至99重量%。
[0076] 根据另一个实施方案,基于干重,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料:杂质的比例为0.1:99.9至99.9:0.1,基于干重,优选30:70至99.7:0.3,更优选60:40至99.3:0.7,并且最优选80:20至99:1。
[0077] 根据另一个实施方案,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的重量中值粒径在1μm至5000μm,优选3μm至700μm,更优选5μm至500μm,并且最优选10μm至80μm或100μm至500μm的范围内。
[0078] 根据另一个实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0079] R2选自式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;以及具有1至10个碳原子的亚烯基,和/或
[0080] R5选自C1至C4烷基、苯基和苯基烷基,并且优选为苄基,和/或
[0081] X选自卤素、硫酸根和碳酸根,和/或
[0082] p为1至10,优选1至5范围内的整数,和/或
[0083] QO为含有2个或3个碳原子,优选含有2个碳原子的亚烷氧基,和/或
[0084] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至10,更优选1至6,并且最优选1至4的整数,和/或[0085] R7选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基;苯基或基;式H-(OA”)v的基团,其中v为1至10,优选1至6,并且最优选1至4范围内的整数,A”O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基;以及HO(CH2)q和式(2)的基团[0086]
[0087] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至4个碳原子的烃基,以及q为1至6的整数,优选q为2或3,和/或
[0088] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有10至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基和式4 4
R-O-(A’O)w-T-的基团,其中R为具有12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至
10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或
3个碳原子的亚烷基,y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,最优选y为0,以及G表示式(3)的基团:
[0089]
[0090] 其中
[0091] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,优选为苯基或苯基烷基,并且最优选为苄基,[0092] s为1、2或3,优选2或3
[0093] 以及t如第一实施方案中所定义。
[0094] 根据另一个实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0095] R2选自具有1至10个,优选2至6个,并且最优选4个碳原子的二价烃基,
[0096] R7为具有1至4个碳原子,优选1至2个碳原子的烃基,并且最优选R7为甲基,[0097] R11为R1-(G)y-,其中R1为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,以及y=0
[0098] QO为乙氧基,以及
[0099] p、q1、q2、q3、q4、t、R5和X如第一实施方案中所定义,优选如上述实施方案中所定义。
[0100] 根据另一个实施方案,上述实施方案的式(1)的化合物的特征在于
[0101] p为1至10范围内的数,和/或
[0102] t为1,和/或
[0103] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至6范围内的整数,和/或
[0104] R5选自甲基和乙基,和/或
[0105] X选自卤素和硫酸盐
[0106] 根据另一个实施方案,式(1)的化合物具有以下特征中的至少一者:
[0107] R1衍生自选自以下的脂肪胺:2-乙基己胺、2-丙基庚胺、正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺(erucyl amine)、N-(正癸基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(正十二烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(椰油烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(油菜籽烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(大豆烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(氢化牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-二十二碳烯基-N-甲基三亚甲基二胺、异十三烷氧基丙胺及其混合物,和/或
[0108] R2衍生自二羧酸、二羧酸氯化物、二羧酸的二酯、二羧酸的酸酐、二羧酸的环状酸酐,优选R2衍生自选自以下的化合物:草酸丙二酸琥珀酸戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸,这些化合物的相应的酰氯、甲酯或乙酯或酸酐或环状酸酐及其混合物,和/或[0109] R7衍生自选自以下的(烷基)烷醇胺:三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺、及其混合物。
[0110] 根据另一个实施方案,步骤b)的捕收剂由一种或更多种式(1)的化合物组成。
[0111] 根据另一个实施方案,步骤c)中获得的水性悬浮体的pH为7至10,优选7.2至9.5,并且更优选7.5至9.0。
[0112] 根据另一个实施方案,基于步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的总干重,在步骤c)中以1ppm至5000ppm的量添加捕收剂,基于步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料的总干重,优选以20ppm至2000ppm的量,更优选以30ppm至1000ppm的量,并且最优选以50ppm至800ppm的量添加捕收剂。
[0113] 根据另一个实施方案,基于悬浮体中的固体的总重量,步骤c)中获得的水性悬浮体的固体含量为5重量%至80重量%,基于悬浮体中的固体的总重量,步骤c)中获得的水性悬浮体的固体含量优选为10重量%至70重量%,更优选为20重量%至60重量%,并且最优选为25重量%至55重量%。
[0114] 根据另一个实施方案,在步骤c)之前、期间或之后,向水性悬浮体中添加一种或更多种添加剂,其中所述添加剂选自包括以下的组:pH调节剂、溶剂、抑制剂、活化剂、聚合电解质、起沫剂和除了根据式(1)的捕收剂之外的捕收剂。
[0115] 根据另一个实施方案,在步骤c)期间和/或之后,对步骤c)中获得的水性悬浮体进行研磨。
[0116] 根据另一个实施方案,步骤d)中的气体为空气。
[0117] 根据另一个实施方案,步骤d)中的悬浮体的温度为5℃至50℃,优选10℃至40℃,更优选10℃至35℃,并且最优选15℃至30℃。
[0118] 根据另一个实施方案,在步骤e)之前和/或之后,将从步骤e)获得的含有白色颜料的相分散和/或研磨,并且优选在至少一种分散剂和/或至少一种助磨剂的存在下将其分散和/或研磨。
[0119] 在本发明的含义中的“颜料”是具有确定的化学组成和特征晶体结构的固体着色材料。颜料可以为无机颜料。颜料可以为合成颜料或天然颜料。此外,颜料不溶于水,并因此在使它们与水接触时产生悬浮体。
[0120] 在本发明的含义中的“白色颜料”是在通过日光照射时具有白色外观的颜料。
[0121] 在本发明的含义中的“白色矿物颜料”是可以天然获得的无机白色颜料,并且具体包括天然碳酸钙或研磨碳酸钙(特别是石灰石、白垩、大理石、方解石)、含碳酸钙的矿物材料(基于矿物的重量,可以具有70重量%的最小含量的CaCO3)、白云石、重晶石、氧化铝、二氧化和前述物质的混合物。
[0122] 在本发明的含义中的“碱土金属碳酸盐”是包含至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐。根据本发明的碱土金属为铍Be2+、镁Mg2+、钙Ca2+、锶Sr2+、钡Ba2+和镭Ra2+。
[0123] 在本发明的含义中的“碳酸钙”包括天然碳酸钙,并且可以为研磨碳酸钙(GCC)。
[0124] 在本发明的含义中的“天然碳酸钙”是从天然来源获得的碳酸钙(方解石),例如大理石、石灰石或白垩。
[0125] 在本发明的含义中的“研磨碳酸钙”(GCC)是通过湿式和/或干式处理例如研磨、筛分和/或分级(例如通过旋分离器或分级器)加工的天然碳酸钙。
[0126] 在本发明的含义中的“杂质”是与期望的白色颜料的化学组成不同的物质。
[0127] 在本发明的含义中的“捕收剂”是通过化学吸附或通过物理吸附被设想的颗粒吸附的化合物。捕收剂使杂质的表面变得更疏水。
[0128] 在本发明的含义中的“气体”是符合其被保持在其中的容器的形状并且在容器内部获得均匀的密度的物质样品。如果不限制在容器中,气态物质(也称为蒸气)将分散到空间中。术语“气体”也用于指具有该特性的物质的状态或状况。气体由处于恒定随机运动中的分子构成。根据本发明,化合物必须在室温(20±2℃)下和标准大气压(101 325Pa或1.01325巴)下呈气态状态。
[0129] 在本发明的含义中的“悬浮体”或“浆料”包含在水性介质中的不溶解的固体和任选的另外的添加剂,并且通常含有大量的固体,因此比支持悬浮体的水性介质更具粘性并且可以具有更高的密度。
[0130] 本文中细的(即d50<5μm)含白色颜料和杂质的材料的“粒度”通过其粒度分布dx来描述。其中,值dx表示这样的直径:相对于该直径,x重量%的颗粒的直径小于dx。这意指例如,d20值是所有颗粒的20重量%小于该粒度时的粒度。因此,d50值是重量中值粒度,也称为重量中值粒径,即所有晶粒的50重量%大于该粒度,而剩余的50重量%小于该粒度。出于本发明的目的,除非另外指出,否则将细的(即d50<5μm)含白色颜料和杂质的材料的粒度指定为重量中值粒度d50。d98值是所有颗粒的98重量%小于该粒度时的粒度。细粒度(即d50<5μm)通过使用Micromeritics Instrument Corporation的SedigraphTM 5100或5120仪器来确定。方法和仪器是技术人员已知的,并且通常用于确定填料和颜料的粒度。测量在0.1重量%Na4P2O7的水溶液中进行。将样品使用高速搅拌器分散并进行超声处理。
[0131] 本文中粗的(即d50大于5μm)含白色颜料和杂质的材料的“粒度”通过其粒度分布dx来描述。其中,值dx表示这样的直径:相对于该直径,x重量%的颗粒的直径小于dx。这意指例如,d20值是所有颗粒的20重量%小于该粒度时的粒度。因此,d50值是重量中值粒度,也称为重量中值粒径,即所有晶粒的50重量%大于该粒度,而剩余的50重量%小于该粒度。出于本发明的目的,除非另外指出,否则将粗的(即d50>5μm)含白色颜料和杂质的材料的粒度指定为重量中值粒度d50。d98值是所有颗粒的98重量%小于该粒度时的粒度。粗粒度(即d50>5μm)通过使用来自英国Malvern公司的Malvern Mastersizer 2000激光衍射系统来确定。使用米氏理论(Mie theory)以1.57的确定的RI(颗粒折射率)和0.005的iRI(吸收指数)以及Malvern应用软件5.60分析通过测量获得的原始数据。用水性分散体进行测量。为此,使用高速搅拌器将样品分散。如果所有颗粒的密度相等,则重量确定的粒度分布可以对应于体积确定的粒度。
[0132] 在本发明的含义中的碳酸钙产物的“比表面积(specific surface area,SSA)”被定义为表示存在的所有分布的颗粒的状(bulk)干燥样品的固体表面积除以块状样品的质量。如本文所使用的,比表面积使用BET等温线(ISO 9277:2010)通过吸附来测量,并且以m2/g计来指定。
[0133] 在本发明的含义中的“常规浮选法”或“直接浮选法”是其中期望的白色颜料直接浮起并从产生的泡沫中收集,留下含有杂质的悬浮体的浮选法。
[0134] 在本发明的含义中的“反浮选法”或“间接浮选法”是其中杂质直接浮起并从产生的泡沫中收集,留下含有期望的白色颜料的悬浮体的浮选法。
[0135] 当在本说明书和权利要求书中使用术语“包括”时,其不排除其他要素。出于本发明的目的,术语“由......组成”被认为是术语“包括”的优选实施方案。如果在下文中组被限定为包括至少一定数量的实施方案,则这也应理解为公开了优选仅由这些实施方案组成的组。
[0136] 当提及单数名词时使用没有数量词修饰的名词,除非另外特别说明,否则这包括该名词的复数。
[0137] 术语如“可获得”或“可限定”和“获得的”或“限定的”可互换使用。除非上下文另有明确规定,否则这例如意指术语“获得的”并不意在表明例如一个实施方案必须通过例如术语“获得的”之后的步骤顺序来获得,虽然这样的限制性理解总是作为优选实施方案被术语“获得的”或“限定的”包括在内。
[0138] 用于制造含白色颜料的产品的本发明方法涉及提供至少一种“含白色颜料和杂质的材料”和至少一种本发明的捕收剂。将所述含白色颜料和杂质的材料以及所述捕收剂在水性环境中混合以形成水性悬浮体。之后或在混合期间,使气体通过所获得的水性悬浮体,并且通过从在使气体通过悬浮体之后获得的水性悬浮体中除去含有白色颜料的相来回收含白色颜料的产品。
[0139] 在下文中,将更详细地阐述用于制造含白色颜料的产品的方法的细节和优选实施方案。应理解,这些实施方案或细节也适用于同样通过本发明方法获得的含有白色颜料的相的本发明用途。
[0140] 含白色颜料和杂质的材料
[0141] 本发明的方法的步骤a)涉及提供至少一种含白色颜料和杂质的矿物。
[0142] 在本发明的含义中的白色颜料是在日光下观察时具有白色外观的颜料。白色颜料的白色性质主要基于相对低的光吸收与在颜料-空气界面处可见光的非选择性光散射的组合。根据本发明的白色颜料为可以天然和合成获得的无机白色颜料,并且具体包括天然碳酸钙或研磨碳酸钙(特别是石灰石、白垩、大理石、方解石)、含碳酸钙的矿物材料(基于矿物的重量,可以具有50重量%的最小含量的CaCO3)、白云石、重晶石和前述物质的混合物。
[0143] 优选地,白色矿物颜料为碱土金属碳酸盐。
[0144] 在本发明的含义中的碱土金属碳酸盐为包含至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐。根据本发明的碱土金属为铍Be2+、镁Mg2+、钙Ca2+、锶Sr2+,钡Ba2+和镭Ra2+,并且优选镁和钙。
在本发明的含义中的碱土金属碳酸盐为例如碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡或碳酸镭。
[0145] 根据本发明的一个实施方案,碱土金属碳酸盐仅由一种碱土金属例如钙组成。碱土金属碳酸盐可以替代地由两种碱土金属例如钙和镁的混合物组成,因此,碱土金属碳酸盐可以为碳酸钙镁,例如白云石。碱土金属碳酸盐可以包含两种或更多种碱土金属的混合物。此外,碱土金属碳酸盐可以包含另外的阳离子,例如斜钠钙石(碳酸钠钙)中的钠。
[0146] 白色颜料可以包含多于一种的碱土金属碳酸盐。例如,白色颜料可以包含一种碳酸镁和一种碳酸钙。或者,白色颜料可以仅由一种碱土金属碳酸盐组成。
[0147] 优选地,碱土金属碳酸盐可以为碳酸钙。
[0148] 碳酸钙或天然碳酸钙被理解为从沉积岩例如石灰石或白垩或从变质大理石岩中开采的碳酸钙的天然存在形式。已知碳酸钙作为三种类型的晶体多晶型物存在:方解石、文石和球霰石。方解石(最常见的晶体多晶型物)被认为是碳酸钙的最稳定的晶体形式。不太常见的是文石,其具有离散或成簇的针状斜方晶体结构。球霰石是最罕见的碳酸钙多晶型物,并且通常不稳定。碳酸钙几乎完全为方解石多晶型物,其被认为是三方-菱面体的并且表示最稳定的碳酸钙多晶型物。在本申请的含义中的术语碳酸钙的“来源”是指从其中获得碳酸钙的天然存在的矿物材料。碳酸钙的来源可以包括另外的天然存在的组分,例如碳酸镁、氧化铝等。
[0149] 碳酸钙的来源可以选自大理石、白垩、方解石、白云石、石灰石、或其混合物。优选地,碳酸钙的来源可以选自大理石。
[0150] 优选地,碱土金属碳酸盐可以为研磨碳酸钙(GCC)。研磨碳酸钙(GCC)被理解为通过干式或替代地湿式研磨碳酸钙而获得。
[0151] 通常,研磨步骤可以例如在使得细化主要由与第二体(secondary body)的冲击产生的条件下用任何常规的研磨装置来进行,即在以下中的一者或更多者中进行:球磨机、棒磨机、振动磨机、辊式破碎机、离心冲击磨机、立式珠磨机、磨碎机、针磨机、锤磨机或技术人员已知的其他这样的设备。在含碳酸钙的矿物粉末包含含有湿式研磨碳酸钙的矿物材料的情况下,研磨步骤可以在使得发生自体研磨的条件下和/或通过水平球磨和/或技术人员已知的其他这样的方法进行。
[0152] 优选地,白色颜料可以仅由一种研磨碳酸钙组成。或者,白色颜料可以由选自不同来源的研磨碳酸钙的两种研磨碳酸钙的混合物组成。白色颜料还可以包含选自不同来源的研磨碳酸钙的两种或更多种研磨碳酸钙的混合物。例如,白色颜料可以包含选自白云石的一种GCC和选自方解石大理石的一种GCC。此外,对于GCC,白色颜料可以包含另外的白色矿物颜料。
[0153] 含白色颜料和杂质的材料将含有如上限定的白色颜料和杂质。在本发明的含义中的杂质是与白色颜料的化学组成不同并因此不是白色颜料的物质。
[0154] 待通过根据本发明的方法除去或减少的杂质为具有例如灰色、黑色、棕色、红色或黄色或者影响白色颜料材料的白色外观的任何其他颜色的化合物。或者,待除去或减少的杂质具有白色,但是具有与白色颜料不同的物理特性,并因此不利地影响白色颜料。
[0155] 根据本发明的一个实施方案,含白色颜料的材料包含选自贱金属硫化物、铁氧化物、石墨、硅酸盐及其混合物的杂质。
[0156] 根据一个优选的实施方案,起始材料,例如含白色颜料和杂质的材料可以包含选自贱金属硫化物例如铁硫化物的杂质。
[0157] 在本发明的含义中的贱金属硫化物被理解为是包括广泛范围的化学计量式和不同的晶体结构的贱金属和硫的化合物。根据本发明的贱金属为当暴露于空气或湿气时相对容易氧化、失去光泽或腐蚀的金属。已知的贱金属为例如铝、、镍、、锌或铁。根据本发明的一个实施方案,贱金属硫化物选自铜硫化物、镍硫化物、锡硫化物、锌硫化物、铁硫化物和/或其混合物。根据一个优选的实施方案,贱金属硫化物为铁硫化物。
[0158] 在本发明的含义中的铁硫化物或铁硫酸盐被理解为是包括广泛范围的化学计量式和不同的晶体结构的铁和硫的化合物。例如,铁硫化物可以为铁(II)硫化物FeS(磁性黄铁矿(magnetopyrite))或磁黄铁矿(pyrrhotite)Fe1-xS,其中x为0至0.2。铁硫化物也可以为铁(II)二硫化物FeS2(黄铁矿或白铁矿)。铁硫化物还可以包含除铁和硫之外的其他元素,例如以马基诺矿(Fe,Ni)1+xS(其中x为0至0.1)形式的镍。
[0159] 含白色颜料和杂质的材料中的杂质也可以为铁氧化物。
[0160] 在本发明的含义中的铁氧化物被理解为是由铁和氧化物组成的化合物。铁氧化物包括例如铁(II)氧化物FeO(也称为方铁矿)、铁(I,III)氧化物Fe3O4(也称为磁铁矿)和铁(III)氧化物Fe2O3。铁氧化物还包括铁氢氧化物和羟基氧化铁,其在元素铁和氧之下含有另外的元素氢。铁氢氧化物包括例如铁(II)氢氧化物Fe(OH)2和铁(III)氢氧化物Fe(OH)3(也称为纳伯尔矿(bernalite))。羟基氧化铁包括,例如α-FeOOH,也称为形成柱状针状晶体的针铁矿;γ-FeOOH,也称为形成斜方晶体结构的纤铁矿;δ-FeOOH,也称为在六方晶系中结晶的六方纤铁矿(feroxyhyte)和水铁矿FeOOH·0.4H2O。铁氧化物还可以含有另外的元素,例如Fe8O8(OH)6(SO4)·nH2O(也称为施氏矿物(schwertmannite))中的硫或FeO(OH,Cl)(也称为四方纤铁矿(akaganeite))中的氯。
[0161] 含白色颜料和杂质的材料可以包含选自石墨的杂质。在本发明的含义中的石墨被理解为碳的同素异形体。存在三种主要类型的天然石墨:结晶片状石墨、无定形石墨和块状石墨。
[0162] 或者,含白色颜料和杂质的材料中的杂质可以为硅酸盐。硅酸盐可以为着色剂或研磨剂。在本发明的含义中的硅酸盐或硅酸盐矿物被理解为包含硅和氧的化合物。此外,硅酸盐可以包含另外的离子,例如,如铝离子、镁离子、铁离子或钙离子。硅酸盐和硅酸盐矿物可以选自岛状硅酸盐(neosilicate)、俦硅酸盐、环硅酸盐、链硅酸盐、层状硅酸盐、和网硅酸盐以及无定形硅酸盐。
[0163] 硅酸盐可以选自石英、云母、闪石、长石、粘土矿物及其混合物,并且优选地可以为石英。
[0164] 特别设想本发明的方法用于将白色颜料与由石英和/或另外的硅酸盐组成的杂质分离。
[0165] 优选地,含白色颜料和杂质的材料中的杂质仅由石英组成。
[0166] 或者,含白色颜料和杂质的材料中的杂质可以包含具有白色的硅酸盐。例如,杂质可以包含诸如硅灰石、高岭土、高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土或海泡石的硅酸盐。在本发明的一个优选实施方案中,杂质由具有白色的硅酸盐组成,并且更优选地,杂质仅由一种白色硅酸盐组成。例如,杂质可以仅由硅灰石、高岭土、高岭石粘土、煅烧高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土或海泡石组成。根据本发明的浮选法获得并分离的这些杂质可以被进一步加工并用于合适的应用中。通过本发明方法获得的仅含有白色硅酸盐并且优选仅含有一种白色硅酸盐的杂质可以以与含白色颜料的产品相同的方式使用。
[0167] 在一个优选的实施方案中,基于干重,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料的量可以为0.1重量%至99.9重量%,基于干重,优选30重量%至99.7重量%,更优选60重量%至99.3重量%,并且最优选80重量%至99重量%。
[0168] 在另一个优选的实施方案中,基于干重,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料:杂质的重量比可以为0.1:99.9至99.9:0.1,基于干重,优选30:70至99.7:0.3,更优选60:40至99.3:0.7,并且最优选80:20至99:1。
[0169] 相对于含白色颜料和杂质的材料的总重量,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料和杂质的总量可以相当于至少90重量%,相对于含白色颜料和杂质的材料的总重量,优选至少95重量%,更优选至少98重量%,并且最优选至少99重量%。
[0170] 如之前所阐述的,在一个优选的实施方案中,含白色颜料和杂质的材料中的杂质可以由硅酸盐组成。在这种情况下,相对于含白色颜料和杂质的材料的总重量,步骤a)的含白色颜料和杂质的材料中的白色颜料和硅酸盐的总量相当于至少90重量%,优选至少95重量%,更优选至少98重量%,并且最优选至少99重量%。
[0171] 或者,含白色颜料和杂质的材料可以由白色颜料和硅酸盐组成。优选地,含白色颜料和杂质的材料可以由白色颜料和石英组成。或者,含白色颜料和杂质的材料可以由白色颜料和白色硅酸盐组成,所述白色硅酸盐选自硅灰石、高岭土、高岭石粘土、煅烧高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土或海泡石。
[0172] 步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的重量中值粒径可以在1μm至5000μm,优选3μm至700μm,更优选5μm至500μm,并且最优选10μm至80μm或100μm至500μm的范围内。
[0173] 在另一个优选的实施方案中,如果随后的浮选过程是标准浮选过程,则步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的重量中值粒径可以在1μm至5000μm,优选3μm至500μm,更优选5μm至100μm,并且最优选10μm至80μm的范围内。在本发明的含义中的标准浮选过程是在含白色颜料和杂质的材料的研磨和/或分级之后进行的浮选过程。
[0174] 在另一个优选的实施方案中,如果随后的浮选过程是粗浮选过程,则步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的重量中值粒径可以在1μm至5000μm,优选10μm至700μm,更优选50μm至500μm,并且最优选100μm至500μm的范围内。在本发明的含义中的粗浮选过程是在含白色颜料和杂质的材料的第一研磨循环内进行的浮选过程。
[0175] 捕收剂
[0176] 本发明的方法的步骤b)涉及提供至少一种捕收剂。
[0177] 在本发明的含义中的捕收剂为通过化学吸附或通过物理吸附被设想的颗粒吸附的化合物。
[0178] 根据本发明的捕收剂具有通式(1),
[0179]
[0180] 其中R2选自:
[0181] i)直接键,
[0182] ii)C1至C20线性或支化的饱和或不饱和烃链,所述烃链任选地被以下取代:一个或更多个-OH基;经取代的亚烷基,其中所述亚烷基被1个或2个-OH基取代;具有1至20个碳原子的亚烯基;以及经取代的亚烯基,其中所述亚烯基被1个或2个甲基和/或亚甲基取代,[0183] iii)亚环烷基,
[0184] iv)亚环烯基和
[0185] v)亚芳基
[0186] R5为C1至C6烃基,
[0187] X为离去基团,
[0188] t为0或1,
[0189] p为1至15范围内的整数,
[0190] QO为含有2至4个碳原子的亚烷氧基,
[0191] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至20范围内的整数,
[0192] R10彼此独立地选自R7和R11,条件是R10基团中的至少一者为R7,并且R10基团中的至少另一者为R11,其中
[0193] R7选自具有1至7个碳原子的烃基;芳基或芳基烷基;式H-(OA”)v-的基团,其中v表示1至20的整数,A”O表示含有2至4个碳原子的亚烷氧基;HO(CH2)q-和式(2)的基团[0194]
[0195] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至6个碳原子的烃基,或者R8和R9与和它们相连接的氮原子一起形成任选地含有选自氧、氮或硫的一个或更多个杂原子的5原子环、6原子环或7原子环,并且其中q为1至10范围内的整数
[0196] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有8至24个碳原子的烃基和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有8至24个碳原子的烃基,w为0至20范围内的整数,A’O为具有2至4个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子的亚烷基,y为0至5的整数,以及G表示式(3)的基团:
[0197]
[0198] 其中
[0199] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,
[0200] s为1、2或3,以及
[0201] R5、X和t如以上所定义,
[0202] 以及基团(CH2)s为与其相连接的两个氮原子之间的间隔基,
[0203] 应理解,式(1)和(3)中的氮原子在t=1时具有正电荷,但在t=0时为中性的。
[0204] 根据本发明的术语“烃基”是指饱和或不饱和的线性或支化的烃链。
[0205] 根据本发明的一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0206] R2选自式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;以及具有1至10个碳原子的亚烯基,和/或
[0207] R5选自C1至C4烷基、苯基和苯基烷基,并且优选为苄基,和/或
[0208] X选自卤素、硫酸根和碳酸根,和/或
[0209] p为1至10,优选1至5范围内的整数,和/或
[0210] QO为含有2个或3个碳原子,优选含有2个碳原子的亚烷氧基,和/或
[0211] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至10,更优选1至6,并且最优选1至4的整数,和/或[0212] R7选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基;苯基或萘基;式H-(OA”)v-的基团,其中v为1至10,优选1至6,并且最优选1至4范围内的整数,A”O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基;以及HO(CH2)q-和式(2)的基团[0213]
[0214] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至4个碳原子的烃基,以及q为1至6的整数,优选q为2或3,和/或
[0215] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有10至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或
3个碳原子的亚烷基,y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,最优选y为0,以及G表示式(3)的基团:
[0216]
[0217] 其中
[0218] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,优选为苯基或苯基烷基,并且最优选为苄基,[0219] s为1、2或3,优选2或3
[0220] 以及t如以上所定义。
[0221] 根据本发明的一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0222] R2选自式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;以及具有1至10个碳原子的亚烯基,
[0223] R5选自C1至C4烷基、苯基和苯基烷基,并且优选为苄基,
[0224] X选自卤素、硫酸根和碳酸根,
[0225] p为1至10,优选1至5范围内的整数,
[0226] QO为含有2个或3个碳原子,优选含有2个碳原子的亚烷氧基,
[0227] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至10,更优选1至6,并且最优选1至4的整数,[0228] R7选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基;苯基或萘基;式H-(OA”)v-的基团,其中v为1至10,优选1至6,并且最优选1至4范围内的整数,A”O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基;以及HO(CH2)q-和式(2)的基团[0229]
[0230] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至4个碳原子的烃基,以及q为1至6的整数,优选q为2或3,
[0231] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有10至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或
3个碳原子的亚烷基,y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,最优选y为0,以及G表示式(3)的基团:
[0232]
[0233] 其中
[0234] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,优选为苯基或苯基烷基,并且最优选为苄基,[0235] s为1、2或3,优选2或3
[0236] 以及t为0或1。
[0237] 根据本发明的另一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0238] R2选自式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;以及具有1至10个碳原子的亚烯基,或
[0239] R5选自C1至C4烷基、苯基和苯基烷基,并且优选为苄基,或
[0240] X选自卤素、硫酸根和碳酸根,或
[0241] p为1至10,优选1至5范围内的整数,或
[0242] QO为含有2个或3个碳原子,优选含有2个碳原子的亚烷氧基,或
[0243] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至10,更优选1至6,并且最优选1至4的整数,或[0244] R7选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基;苯基或萘基;式H-(OA”)v-的基团,其中v为1至10,优选1至6,并且最优选1至4范围内的整数,A”O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基;以及HO(CH2)q-和式(2)的基团[0245]
[0246] 其中R8和R9彼此独立地选自具有1至4个碳原子的烃基,以及q为1至6的整数,优选q为2或3,或
[0247] R11为R1-(G)y-,其中R1选自具有10至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基和式4 4
R-O-(A’O)w-T-的基团,其中R为具有12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至
10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或
3个碳原子的亚烷基,y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,最优选y为0,以及G表示式(3)的基团:
[0248]
[0249] 其中
[0250] B选自C1至C4烷基、芳基和芳基烷基,优选为苯基或苯基烷基,并且最优选为苄基,[0251] s为1、2或3,优选2或3
[0252] 以及t为0或1。
[0253] 根据本发明的另一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0254] R2选自具有1至10个,优选2至6个,并且最优选4个碳原子的二价烃基,
[0255] R7为具有1至4个碳原子,优选1至2个碳原子的烃基,并且最优选R7为甲基,[0256] R11为R1-(G)y-,其中R1为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,以及y=0
[0257] QO为乙氧基,以及
[0258] p、q1、q2、q3、q4、t、R5和X如以上所定义,优选如权利要求1中所定义,并且最优选如权利要求11中所定义。
[0259] 根据本发明的另一个实施方案,式(1)的化合物的特征如上,并且此外,
[0260] p为1至10范围内的数,和/或
[0261] t为1,和/或
[0262] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至6范围内的整数,和/或
[0263] R5选自甲基和乙基,和/或
[0264] X选自卤素和硫酸盐。
[0265] 根据本发明的另一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0266] R2选自具有1至10个,优选2至6个,并且最优选4个碳原子的二价烃基,
[0267] R7为具有1至4个碳原子,优选1至2个碳原子的烃基,并且最优选R7为甲基,[0268] R11为R1-(G)y-,其中R1为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,以及y=0
[0269] QO为乙氧基,和/或
[0270] p为1至10范围内的数,和/或
[0271] t为1,和/或
[0272] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至6范围内的整数,和/或
[0273] R5选自甲基和乙基,和/或
[0274] X选自卤素和硫酸盐。
[0275] 根据本发明的另一个优选实施方案,式(1)的化合物的特征在于:
[0276] R2选自具有1至10个,优选2至6个,并且最优选4个碳原子的二价烃基,
[0277] R7为具有1至4个碳原子,优选1至2个碳原子的烃基,并且最优选R7为甲基,[0278] R11为R1-(G)y-,其中R1为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,以及y=0
[0279] QO为乙氧基,
[0280] p为1至10范围内的数,
[0281] t为1,
[0282] q1、q2、q3、q4彼此独立地为1至6范围内的整数,
[0283] R5选自甲基和乙基,以及
[0284] X选自卤素和硫酸盐。
[0285] 根据本发明的一个实施方案,式(1)的化合物具有以下特征中的至少一者:
[0286] R1衍生自选自以下的脂肪胺:2-乙基己胺、2-丙基庚胺、正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(牛脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺、N-(正癸基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(正十二烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(椰油烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(油菜籽烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(大豆烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(氢化牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-二十二碳烯基-N-甲基三亚甲基二胺、异十三烷氧基丙胺及其混合物,和/或[0287] R2衍生自二羧酸、二羧酸氯化物、二羧酸的二酯、二羧酸的酸酐、二羧酸的环状酸酐,优选R2衍生自选自以下的化合物:草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、马来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸、酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸,这些化合物的相应的酰氯、甲酯或乙酯或酸酐或环状酸酐及其混合物,和/或[0288] R7衍生自选自以下的(烷基)烷醇胺:三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺、及其混合物。
[0289] 式(1)的化合物可以根据已知的制备技术来制备。
[0290] 例如,式(1)的化合物可以通过式(I)的烷氧基化脂肪胺或式(I)的所述烷氧基化脂肪胺的部分或全部季铵化的产物与式(II)的二羧酸或其衍生物以及式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物或式(III)的所述(烷基)烷醇胺衍生物的部分或全部季铵化的产物的酯化缩合容易地获得:。
[0291] 更准确地,式(1)的化合物可以通过如下所述的式(I)的烷氧基化脂肪胺或式(I)的所述烷氧基化脂肪胺的部分或全部季铵化的产物与如下所述的式(II)的二羧酸或其衍生物以及如下所述的式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物或式(III)的所述(烷基)烷醇胺衍生物的部分或全部季铵化的产物的酯化缩合容易地获得:
[0292]
[0293] 其中:
[0294] R1选自具有8至24个碳原子,优选10至24个,更优选12至24个碳原子的烃基,和式R4-O-(A’O)w-T-的基团,其中R4为具有8至24个碳原子,优选12至24个碳原子的烃基,w表示范围从0至20,优选0至10,更优选0至6,并且甚至更优选0至4的整数,A’O为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,T为具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子,最优选2个或3个碳原子的亚烷基,
[0295] AO为含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,[0296] B选自C1至C4烷基、芳基或芳基烷基(例如,苯基、苯基烷基例如苄基),
[0297] m表示1至20,优选1至10,更优选1至6,并且甚至更优选1至4的整数,
[0298] n表示1至20,优选1至10,更优选1至6,并且甚至更优选1至4的整数,
[0299] s为1、2或3,优选2或3,以及
[0300] y为0至5,优选0至3的整数,更优选y为0或1,还更优选y为0,
[0301]
[0302] 其中
[0303] D选自-F、-Cl、Br和-OR3,其中R3为氢或C1至C4烷基,
[0304] R2选自:
[0305] 直接键,
[0306] C1至C20线性或支化的饱和或不饱和烃链,所述烃链任选地被以下取代:一个或更多个-OH基;优选式-(CH2)z-的亚烷基,其中z为1至20,优选1至10,优选2至6,并且最优选4的整数;经取代的亚烷基,其中所述亚烷基被1个或2个-OH基取代;具有1至20个,优选1至10个碳原子的亚烯基;经取代的亚烯基,其中所述亚烯基被1个或2个甲基和/或亚甲基取代,[0307] 亚环烷基,
[0308] 亚环烯基和
[0309] 亚芳基
[0310]
[0311] 其中:
[0312] A”O表示含有2至4个碳原子,优选2个或3个碳原子,更优选2个碳原子的亚烷氧基,[0313] u表示1至20,优选1至10,更优选1至6,并且甚至更优选1至4的整数,
[0314] -u’表示1至20,优选1至10,更优选1至6,并且甚至更优选1至4的整数,[0315] -R7选自具有1至7个,优选1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子的烃基;芳基或芳基烷基(例如苯基或萘基);式H-(OA”)v-的基团(其中v表示1至20,优选1至10,更优选1至6,并且甚至更优选1至4的整数);HO(CH2)q-和式(IV)的基团
[0316]
[0317] 其中R8和R9相同或不同,选自具有1至6个碳原子,优选1至4个碳原子的烃基,以及q为1至10,优选2至6的整数,并且最优选q为2或3,
[0318] 或者R8和R9与和它们相连接的氮原子一起形成任选地含有选自氧、氮或硫的一个或更多个杂原子的5原子环、6原子环或7原子环。
[0319] 任选地,式(I)的烷氧基化脂肪胺、式(II)的二羧酸或其衍生物和式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物之间的所述反应随后是进一步的反应步骤,其中部分或所有氮原子通过与式R5X的反应物反应而被季铵化,其中R5选自C1至C6烃基,优选C1至C4烷基、苯基和苯基烷基例如苄基,以及X为本领域已知的任何离去基团,并且优选X通常选自卤素、硫酸根、碳酸根等。
[0320] 例如,式(1)的化合物可以通过如上所述的酯化缩合获得,其中在式(I)的脂肪胺中,R1含有8个或多于8个碳原子,通常为8至24个碳原子,优选10至24个,更优选12至24个碳7
原子,在式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物中,R含有6个或更少的碳原子,通常为1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子。或者,式(1)的化合物可以通过如上所述的酯化缩合获得,其中在式(I)的脂肪胺和式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物中,R1和R7为使得它们含有的碳原子数的差异大于2,通常为2至23,优选5至23,更优选10至23。
[0321] 式(II)的二羧酸或其衍生物还包括其相应的酸酐形式。此外,当亚烷氧基链含有多于一个亚烷氧基时,亚烷氧基可以相同或不同。类似地,当y大于1时,重复单元可以相同或不同。
[0322] 式(I)的烷氧基化脂肪胺可以具有式(IA):
[0323]
[0324] 所述式(IA)为式(I)的烷氧基化脂肪胺,其中y表示0,并且R1、AO、m和n如以上所定义,以及其部分或全部季铵化的相应衍生物。
[0325] 式(I)的烷氧基化脂肪胺为例如可商购的或可以根据来自文献的已知方法来制备,并且尤其可以例如通过式(a)的脂肪胺的烷氧基化容易地制备:
[0326]
[0327] 其中R1、B、s和y如以上所定义。
[0328] 用作用于制备式(I)的烷氧基化脂肪胺的起始材料的根据式(a)的合适脂肪胺的说明性实例包括但不限于式(a1)的脂肪胺,其中y表示0,和式(a2)的脂肪胺,其中y表示1,s表示3,以及B表示甲基:
[0329] R1-NH2   (a1)
[0330] 其中R1如以上所定义。
[0331] 式(a1)的胺的特定实例为式(a3)的胺:
[0332] R4-O--T-NH2  (a3),
[0333] 其中R4和T如以上所定义,以及w为0。
[0334] 上述式(a)的胺的更具体的实例包括但不限于2-乙基己胺、2-丙基庚胺、正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(牛脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺、N-(正癸基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(正十二烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(椰油烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(油菜籽烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(大豆烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-(氢化牛脂烷基)-N-甲基-三亚甲基二胺、N-二十二碳烯基-N-甲基三亚甲基二胺、和异十三烷氧基丙胺,以及其混合物。
[0335] 优选地,上述胺为从天然(植物或动物)油或酸及其混合物(例如椰油脂肪酸、牛脂脂肪酸、菜籽油大豆油、棕榈油)获得的脂肪胺。这些脂肪胺然后通常用以下烷氧基化:2至40个,优选2至20个,更优选2至12个,并且甚至更优选2至8个EO(亚乙氧基单元),和/或2至
40个,优选2至20个,更优选2至12个,并且甚至更优选2至8个PO(亚丙氧基单元),和/或2至
40个,优选2至20个,更优选2至12个,并且甚至更优选2至8个BO(亚丁氧基单元)。通常首先添加具有EO的嵌段,最后添加具有PO和/或BO的嵌段,或者首先添加具有PO和/或BO的嵌段,最后添加具有EO的嵌段,或者添加具有EO和PO和/或BO的混合物的嵌段以生产通式(I)的无规烷氧基化产物。烷氧基化可以通过使用例如碱性催化剂(例如氢氧化(KOH)),或者酸催化剂,或者甚至没有催化剂通过本领域已知的任何合适的方法来进行。
[0336] 式(I)的商业产品的实例包括 SD20、 SD15、S11、 S5、 S7、 S2、 SH2、
O2、 O5、 C2、 C5、 C15。
所有这样的商业产品均可从Arkema获得。式(I)的商业产品的其他实例包括可从Air Products获得的 E-17-5和 E-T-2。
[0337] 式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物可以具有式(IIIA):
[0338]
[0339] 所述式(IIIA)为式(III)的(烷基)烷醇胺,其中u和u’各自表示1,A”O为亚乙氧基,7 7
以及R如以上所定义。在上式(IIIA)的化合物中,R优选为具有1至4个碳原子的烃基。上式(IIIA)的化合物还包括其部分或全部季铵化的相应衍生物。
[0340] 式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物为可商购的,或者可以根据来自文献的已知方法来制备。合适的式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物的说明性实例包括但不限于三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺以及它们的相应烷氧基化产物。
[0341] 适合作为用于制备式(III)的烷氧基化衍生物的起始材料的胺的其他实例没有限制地包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、二甲基氨基乙胺、二乙基氨基乙胺、二甲基氨基丙胺(DMAPA)、二乙基氨基丙胺(DEAPA)、二丙基氨基丙胺、二丁基氨基丙胺(DBAPA)、1-(3-氨基丙基)-2-吡咯烷、3-吗啉代丙胺、1-(3-氨基丙基)哌啶、1-(3-氨基丙基)哌可啉。
这些式(III)的烷氧基化衍生物中的一些是新的,并且因此构成本发明的一部分。
[0342] 通式(II)的二羧酸衍生物可以为本领域技术人员已知的任何二羧酸或二羧酸衍生物或酸酐,并且通常为二羧酸、二羧酸卤化物例如氯化物、二羧酸的二酯、或二羧酸的环状酸酐。最合适的衍生物为二羧酸及其相应的环状酸酐。例如,通式(II)的二羧酸衍生物包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、马来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸、酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸、它们的相应酰氯、它们的相应甲酯或乙酯、和它们的相应环状酸酐、以及其混合物,并且优选通式(II)的二羧酸衍生物选自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、酒石酸、衣康酸、它们的相应酰氯、它们的相应甲酯或乙酯、和它们的相应环状酸酐、以及其混合物。
[0343] 用于本发明的产品(1)可以例如通过如下来制备:将至少一种式(II)的化合物与至少一种如上所述的式(III)的化合物和至少一种如上所述的式(I)的化合物混合,并进行混合物中的化合物之间的酯化缩合反应。或者,式(I)、(II)和(III)的化合物以不同的顺序顺序地反应在一起。例如,可以首先进行式(I)和(II)的化合物之间的酯化缩合反应,然后在进一步的步骤中进行该缩合产物与式(III)的化合物的另一酯化缩合反应。另一种合适的方法包括首先进行式(II)和(III)的化合物之间的酯化缩合反应,然后在进一步的步骤中进行该缩合产物与式(I)的化合物的另一酯化缩合反应。
[0344] 或者,可以进行以下之间的酯化缩合反应:
[0345] a.式(II)和(III)的化合物之间的反应的缩合产物和
[0346] b.式(I)和(II)的化合物之间的反应的缩合产物
[0347] c.任选地进行以上步骤a和步骤b的反应产物化合物以及式(I)和/或式(II)和/或式(III)的至少一种化合物的另一酯化缩合反应。
[0348] 反应物[(I)+(III)]和(II)之间的摩尔比可以为例如2:1至1:2,优选1.5:1至1:1.5,并且最优选1.4:1至1:1.4。或者,反应物[(I)+(III)]和(II)之间的摩尔比可以为例如
2:1至1:1,优选2:1至1.2:1,并且最优选2:1至1.3:1。或者,(I)与(III)之间的摩尔比可以为例如15:1至1:15,优选10:1至1:10,更优选4:1至1:4,并且最优选2:1至1:2。
[0349] 在式(II)的化合物与式(I)和式(III)的化合物之间发生的酯化缩合反应在本领域中是公知的。所述反应优选在酯化催化剂,例如布朗斯台德 酸或路易斯酸,例如甲磺酸、甲苯磺酸、连二磷酸柠檬酸或三氟化(BF3)的存在下进行。
[0350] 当使用式(II)的二羧酸衍生物(其中D为O-R3)时,反应为酯交换,其可以替代地在碱性催化剂的存在下进行。或者,可以使用从二羧酸的其他衍生物(例如从酸酐或它们的酰氯)开始的本领域技术人员已知的其他常规技术。
[0351] 反应可以在添加或不添加溶剂的情况下发生。如果在反应期间存在溶剂,则溶剂应对酯化呈惰性,例如甲苯或二甲苯。
[0352] 化合物(I)、(II)和(III)之间的酯化缩合反应可以根据已知的操作条件在任何温度下实现,例如在通常范围从60℃至300℃,优选120℃至280℃的温度下,并且通常持续范围从1小时至数小时,优选2小时至20小时的时间。酯化缩合反应可以在大气压下实现,或者,所述反应可以任选地在例如500Pa至20000Pa的减压下进行。
[0353] 当式(1)中所有t均为0时,产物为叔聚酯胺化合物,而当所有t均为1时,产物为聚酯多季铵化合物,其由其中t为0的化合物的季铵化产生。如将对本领域技术人员明显的是,当部分t为0且部分t为1时,产物为部分季铵化的聚酯胺化合物。对于季铵化反应步骤,优选的烷基化剂选自式R5X的化合物。这样的烷基化剂的说明性实例包括但不限于氯代甲烷、溴代甲烷、碘代甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、碳酸二甲酯和苄基氯,最优选的烷基化剂为氯代甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯或苄基氯、及其混合物,优选氯代甲烷和/或硫酸二甲酯。
[0354] 在进行与式(II)的二羧酸或其衍生物的酯化缩合反应之前,可以对式(I)的脂肪胺和/或对式(III)的(烷基)烷醇胺衍生物进行季铵化。其他替代方案包括对顺序或交替酯化缩合反应期间获得的中间体化合物的季铵化反应。全部或部分季铵化反应可以在任何这些中间步骤之后实现。
[0355] 季铵化反应通常在水中和/或在有机溶剂(例如乙醇、异丙醇(IPA)、乙二醇单丁醚、二(乙二醇)单丁醚(BDG)、单乙二醇(MEG)、二甘醇(DEG)或其混合物)中进行。优选的溶剂选自异丙醇(IPA)、乙醇及其混合物。季铵化反应的反应温度合适地在20℃至100℃的范围内,优选至少40℃,更优选至少50℃,并且最优选至少55℃,并且优选至多90℃。季铵化反应通常进行范围从几十分钟至几十小时,优选1小时至100小时,还优选1小时至30小时的时间。
[0356] 在本发明的含义中的表述“全部季铵化的”意指“所有氮原子均被季铵化”或“产物的所有氮原子均为季的”,这意指每克化合物的碱性氮的总量小于或等于0.2mmol,优选小于或等于0.1mmol,更优选小于或等于0.05mmol。
[0357] 因此,如可以例如通过用0.2N盐酸滴定或本领域已知的任何其他合适的方法测量的,当碱性氮的量小于或等于0.2mmol/g,优选小于或等于0.1mmol/g,更优选小于或等于0.05mmol/g时,优选停止加热。
[0358] 根据一个优选的实施方案,产物的所有氮原子均为季的。
[0359] 根据本发明的一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们的部分或全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0360] -至少一种式(I)的化合物,其中y=0,以及R1选自具有8至24个碳原子,优选10至24个,更优选12至24个碳原子的烃基,
[0361] -至少一种式(II)的化合物,和
[0362] -至少一种式(III)的化合物,其中R7为具有1至7个,优选1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子的烃基。
[0363] 根据本发明的另一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们的部分或全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0364] -至少一种式(I)的化合物,其中y=0,R1选自具有8至24个碳原子,优选10至24个,更优选12至24个碳原子的烃基,以及AO为乙氧基,
[0365] -至少一种式(II)的化合物,和
[0366] -至少一种式(III)的化合物,其中R7为具有1至7个,优选1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子的烃基,以及A”O为乙氧基。
[0367] 根据本发明的另一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们与氯代甲烷的全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0368] -至少一种式(I)的化合物,其中y=0,R1选自具有8至24个碳原子,优选10至24个,更优选12至24个碳原子的烃基,AO为乙氧基,m和n各自彼此独立地相同或不同,表示1至10,优选1至6,更优选1至4(端值包括在内)的整数,
[0369] -选自二酸(D表示-OH)及其相应的酸酐的至少一种式(II)的化合物,其中R2为具有1至14个,更优选1至10个,甚至更优选1至8个碳原子(端值包括在内)的二价烃基,以及[0370] -至少一种式(III)的化合物,其中R7为具有1至7个,优选1至6个碳原子,更优选1至4个碳原子的烃基,A”O为乙氧基,以及u和u’各自表示1。
[0371] 根据本发明的一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们的部分或全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0372] -用2至20个,优选2至10个EO(亚乙氧基单元),和/或2至20个,优选2至10个PO(亚丙氧基单元)烷氧基化的选自以下的至少一种式(I)的化合物:正辛胺、正癸胺、正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(牛脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺,[0373] -选自以下的至少一种式(II)的化合物:丙二酸、琥珀酸、戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、马来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸、酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸、它们的相应酰氯、它们的相应甲酯或乙酯、和它们的相应环状酸酐、以及其混合物,以及
[0374] -选自以下的至少一种式(III)的化合物:甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺、以及它们的相应烷氧基化产物。
[0375] 根据本发明的另一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们的部分或全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0376] -用2至20个,优选2至10个EO(亚乙氧基单元)烷氧基化的选自以下的至少一种式(I)的化合物:正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(牛脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺,
[0377] -选自以下的至少一种式(II)的化合物:丙二酸、琥珀酸、戊二酸、戊烯二酸、己二酸、粘康酸、庚二酸、邻苯二甲酸及其异构体、四氢邻苯二甲酸、苹果酸、马来酸、富马酸、辛二酸、中康酸、癸二酸、壬二酸、酒石酸、衣康酸、戊炔二酸、柠康酸、巴西基酸、十二烷二酸、愈伤酸、它普酸、它们的相应酰氯、它们的相应甲酯或乙酯、和它们的相应环状酸酐、以及其混合物,以及
[0378] -选自以下的至少一种式(III)的化合物:甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺、以及它们的相应乙氧基化产物。
[0379] 根据本发明的另一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为由以下以及它们与氯代甲烷的全部季铵化反应产物的同时/顺序/交替酯化缩合反应获得的聚合物:
[0380] -用2至20个,优选2至10个EO(亚乙氧基单元)烷氧基化的选自以下的至少一种式(I)的化合物:正十二烷基胺、(椰油烷基)胺、(棕榈油烷基)胺、正十四烷基胺、正十六烷基胺、正十八烷基胺、油胺、(牛脂烷基)胺、(氢化牛脂烷基)胺、(油菜籽烷基)胺、(大豆烷基)胺、二十二碳烯基胺,
[0381] -选自以下的至少一种式(II)的化合物:丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、富马酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、巴西基酸、十二烷二酸、它们的相应环状酸酐,以及
[0382] -选自以下的至少一种式(III)的化合物:甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、异丁基二乙醇胺、戊基二乙醇胺、己基二乙醇胺、庚基二乙醇胺。
[0383] 根据本发明的一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂由一种或更多种式(1)的化合物组成。
[0384] 根据本发明的另一个优选实施方案,步骤b)的捕收剂为乙氧基化牛脂胺(5OE)与己二酸的聚合物。这样的聚合物在实施例2的实验部分中作为产物B制备。
[0385] 本发明的方法的步骤c)
[0386] 本发明的方法的步骤c)涉及将步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料与步骤b)的所述捕收剂在水性环境中混合以形成水性悬浮体。
[0387] 根据本发明的一个实施方案,可以在第一步骤中将步骤a)的至少一种含白色颜料和杂质的材料与水混合,然后可以将所获得的悬浮体与步骤b)的捕收剂混合以形成水性悬浮体。
[0388] 可以在第一步骤中将步骤b)的捕收剂与水混合,然后可以将所获得的悬浮体与步骤a)的至少一种含白色颜料和杂质的材料混合以形成水性悬浮体。
[0389] 根据本发明的另一个实施方案,可以在一个步骤中将步骤a)的至少一种含白色颜料和杂质的材料以及步骤b)的捕收剂与水混合以形成水性悬浮体。
[0390] 优选地,混合可以使用湿磨机、混合槽、进料或浮选搅拌器来进行以将捕收剂混合到水性悬浮体中。
[0391] 混合可以在室温下(即在20℃±2℃下)或在其他温度下进行。根据一个实施方案,混合可以在5℃至40℃,优选10℃至30℃,并且最优选15℃至25℃的温度下或在其他温度下进行。可以通过内部剪切或通过外部来源或其组合引入热量。
[0392] 通过本发明方法获得的水性悬浮体的固体含量可以通过技术人员已知的方法来调整。为了调整包含含白色颜料和杂质的材料的水性悬浮体的固体含量,可以通过过滤、离心或热分离过程将悬浮体部分或完全脱水。或者,可以将水添加到含白色颜料和杂质的材料中,直至获得期望的固体含量。另外地或替代地,可以将具有适当的较低含量的含白色颜料和杂质的材料的悬浮体添加到水性悬浮体中,直至获得期望的固体含量。
[0393] 根据本发明的一个优选实施方案,基于悬浮体中的固体的总重量,步骤c)中获得的水性悬浮体的如下文中的实施例部分中所述测量的固体含量为5重量%至80重量%,基于悬浮体中的固体的总重量,优选10重量%至70重量%,更优选20重量%至60重量%,并且最优选25重量%至55重量%。
[0394] 步骤c)中获得的水性悬浮体的pH可以为7至10,优选7.2至9.5,并且更优选7.5至9.0。
[0395] 根据本发明的一个实施方案,基于步骤a)的含白色颜料和杂质的材料的总干重,在步骤c)中以1ppm至5000ppm的量添加捕收剂,基于步骤a)的所述含白色颜料和杂质的材料的总干重,优选以20ppm至2000ppm的量,更优选以30ppm至1000ppm的量,并且最优选以50ppm至800ppm的量添加捕收剂。
[0396] 根据本发明的一个实施方案,在步骤c)之前、期间或之后,将一种或更多种添加剂添加到水性悬浮体中,其中所述添加剂选自包括以下的组:pH调节剂、溶剂、抑制剂、活化剂、聚合电解质、起沫剂和除根据式(1)的捕收剂之外的捕收剂。
[0397] 除含白色颜料和杂质的材料a)和捕收剂b)之外,水性悬浮体中还可以存在一种或更多种另外的添加剂。可能的添加剂为例如pH调节剂;溶剂(水、有机溶剂及其混合物);抑制剂,例如淀粉、白雀树皮提取物(quebracho)、单宁、糊精和瓜尔豆胶;活化剂,例如与闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿组合的硫酸铜和其他硫酸盐;以及聚合电解质,例如多磷酸盐和水玻璃,其具有常常与抑制效果结合的分散效果。浮选领域中已知的其他常规添加剂为起沫剂(发泡剂),例如甲基异丁基甲醇、三乙氧基丁烷、松油、松油醇和聚环氧丙烷及其烷基醚,其中甲基异丁基甲醇、三乙氧基丁烷、松油、松油醇是优选的起沫剂。通过非限制性实例,优选的常规添加剂通常为起沫剂,其中松油醇是最常用的。
[0398] 此外,浮选领域中已知的一种或更多种其他常规捕收剂,并且优选一种或更多种常规阳离子捕收剂可以在步骤c)中形成的水性悬浮体中。优选的常规阳离子捕收剂为不含有硫原子的那些,并且最优选的为仅含有碳、氮和氢原子以及任选的氧原子的那些。然而,当成盐酸本身包含硫原子,例如硫酸、磺酸或烷磺酸时,以其与酸的加成盐的形式的常规阳离子捕收剂可以包含硫原子。
[0399] 可以存在于从步骤c)获得的悬浮体中的常规阳离子捕收剂的实例可以包括但不限于脂肪胺及其盐,以及其烷氧基化衍生物;脂肪聚(亚烷基胺)及其盐,例如聚(亚乙基胺)、聚(亚丙基胺)及其盐,以及其烷氧基化衍生物;脂肪酰胺基多胺及其盐,以及其烷氧基化衍生物;脂肪酰胺基聚(亚烷基胺)及其盐,以及其烷氧基化衍生物;脂肪咪唑啉及其盐,以及其烷氧基化衍生物;N-脂肪烷基氨基羧酸及其盐,例如N-脂肪烷基氨基丙酸及其盐;烷基醚胺和烷基醚二胺及其盐;季铵化合物,例如脂肪季铵化合物、单(脂肪烷基)季铵化合物、二(脂肪烷基)季铵化合物,例如WO2007/122148A1中描述的那些;等等。
[0400] 在本发明的含义中的“多胺”是包含两个或更多个胺基的化合物,胺基可能被取代,即,两个或更多个胺基可以相同或不同,并且可以为伯胺基、仲胺基或叔胺基。
[0401] 可以存在于从步骤c)获得的悬浮体中的常规阳离子捕收剂的具体实例可以没有任何限制地包括二椰油基-二甲基氯化铵(CAS RN 61789-77-3)、椰油基-二甲基苄基氯化铵(CAS RN 61789-71-7)、牛脂二甲基苄基氯化铵(CAS RN 61789-75-1)、乙氧基化牛脂单胺、1,3-丙二胺-N-牛脂二乙酸盐/酯(CAS RN 68911-78-4)、N,N',N'-三-羟乙基-N-牛脂丙二胺(CAS RN 61790-85-0)、N,N',N'-三-羟乙基-N-油烯基丙二胺(CAS RN 103625-43-0)、N,N',N'-三-羟乙基-N-月桂基丙二胺(CAS RN 25725-44-4)、通过二亚乙基三胺和油酸脂肪酸的缩合获得的脂肪烷基咪唑啉(CAS RN 162774-14-3)、N,N',N'-三-羟乙基-N-山萮基-丙二胺(CAS RN 91001-82-0)、异癸氧基丙基-1,3-二氨基丙烷(CAS RN 72162-46-0)、N,N-二(牛脂羧乙基)-N-羟乙基-N-甲基甲基硫酸铵(CAS RN 91995-81-2)、N-椰油基-β-氨基丙酸(CAS RN 84812-94-2)、N-月桂基-β-氨基丙酸(CAS RN 1462-54-0)、N-肉豆蔻基-β-氨基丙酸(CAS RN 14960-08-8)、其与酸的加成盐、N-月桂基-β-氨基丙酸的钠盐(CAS RN 3546-96-1)、N-月桂基-β-氨基丙酸的三乙醇胺盐(CAS RN 14171-00-7)、N-肉豆蔻基-β-氨基丙酸的三乙醇胺盐(CAS RN 61791-98-8),以及上述化合物中的两者或更多者以所有比例的混合物等。
[0402] 在本发明的含义中的“醚胺”和“醚二胺”是包含至少一个醚基并且分别包含NH2端基和NH2端基以及另一伯胺基、仲胺基或叔胺基的化合物。
[0403] 如果在悬浮体中存在添加剂和/或常规的捕收剂,则相对于捕收剂和另外的添加剂的总量,本发明的捕收剂可以以1重量%至100重量%,更优选10重量%至100重量%,通常为20重量%至100重量%,并且有利地为1重量%至99重量%,更优选10重量%至99重量%,通常为20重量%至99重量%存在。
[0404] 根据本发明的一个实施方案,在步骤c)期间和/或之后,对步骤c)中获得的水性悬浮体进行研磨。
[0405] 研磨步骤可以用任何常规的研磨装置,例如通过例如使用球磨机、锤磨机、棒磨机、振动磨机、辊式破碎机、离心冲击磨机、立式珠磨机、磨碎机、针磨机、锤磨机来进行。然而,可以使用能够在方法步骤c)期间和/或之后研磨步骤c)中获得的水性悬浮体的任何其他装置。
[0406] 本发明的方法的步骤d)
[0407] 本发明的方法的步骤d)涉及使气体通过步骤c)中形成的悬浮体。
[0408] 通常可以经由位于容器下半部的一个或更多个进入口将气体引入步骤d)的容器中。替代地或另外地,可以经由位于所述容器中的搅拌装置上的进入口引入气体。然后气体自然地向上上升通过悬浮体。
[0409] 优选地,步骤d)中的气体为空气。
[0410] 气体在悬浮体中的气泡尺寸可以为0.01mm至10mm,优选0.05mm至5mm,并且最优选0.1mm至2mm。
[0411] 可以在4dm3浮选槽中例如在0.1dm3/分钟至30dm3/分钟,优选1dm3/分钟至10dm3/分3 3
钟,并且更优选3dm/分钟至7dm/分钟之间调整步骤d)中的气体流量。
[0412] 根据本发明的一个优选实施方案,搅拌单元和/或浮选柱和/或气动浮选装置和/或以气体注入为特征的浮选装置可以实施步骤d)。
[0413] 根据本发明的一个优选实施方案,步骤d)中的水性悬浮体的温度可以为5℃至50℃,优选10℃至40℃,更优选10℃至35℃,并且最优选15℃至30℃。
[0414] 步骤d)可以优选在搅拌下进行。此外,步骤d)可以为连续的或不连续的。
[0415] 根据一个优选的实施方案,进行步骤d)直至不再形成泡沫状物或不能在视觉上观察到泡沫状物,或者直至在泡沫状物中不再能够收集到杂质。
[0416] 本发明的方法的步骤e)
[0417] 本发明的方法的步骤e)涉及通过从步骤d)之后获得的水性悬浮体中除去含有白色颜料的相来回收含白色颜料的产品。
[0418] 本发明的方法包括至少一个间接浮选步骤。与其中期望的白色颜料直接浮起并从产生的泡沫中收集的常规浮选相比,反浮选或间接浮选旨在使不期望的杂质优先浮起并被除去,从而留下已经浓缩了期望的白色颜料的悬浮体。根据本发明的一个实施方案,本发明方法导致形成包含杂质的泡沫和具有含白色颜料的产品的含有白色颜料的相。疏水化的杂质迁移至悬浮体的表面,并在表面处浓缩在浮在表面的泡沫状物或泡沫中。该泡沫状物可以通过如下来收集:使用例如刮刀将其从表面上撇去,或者简单地通过使泡沫状物溢流并将泡沫状物传递到单独的收集容器中。在收集泡沫状物之后,将保留包含非浮起的含白色颜料的产品的含有白色颜料的相。保留在水性悬浮体中的含白色颜料的产品可以通过过滤以部分或完全除去水相至期望的固体含量,通过倾析或通过本领域中通常使用的其他方法以将液体与固体分离来收集。
[0419] 根据本发明或根据现有技术的泡沫浮选方法,可以使收集的含白色颜料的产品经受泡沫浮选的一个或更多个另外的步骤。
[0420] 根据本发明的一个实施方案,在步骤e)之前和/或之后将从步骤e)获得的含有白色颜料的相分散和/或研磨,并且优选在至少一种分散剂和/或至少一种助磨剂的存在下将其分散和/或研磨。
[0421] 根据一个优选的实施方案,可以在步骤e)之前和/或之后对从步骤e)获得的含有白色颜料的相进行研磨。
[0422] 研磨步骤可以用任何常规的研磨装置,例如通过例如使用球磨机、锤磨机、棒磨机、振动磨机、辊式破碎机、离心冲击磨机、立式珠磨机、磨碎机、针磨机、锤磨机来进行。然而,可以使用能够研磨在方法步骤e)期间回收的含白色颜料的产品的任何其他装置。
[0423] 根据本发明的一个优选实施方案,在至少一种研磨剂的存在下进行研磨。研磨剂是技术人员已知的并且是可商购的。
[0424] 根据另一个实施方案,可以在步骤e)之前和/或之后将从步骤e)获得的含有白色颜料的相分散。分散步骤可以用任何常规的分散装置进行。根据本发明的一个优选实施方案,在至少一种分散剂的存在下进行分散。分散剂是技术人员已知的并且是可商购的。
[0425] 本发明方法的步骤e)随后可以是例如通过湿式研磨和筛分以实现精细研磨的产物浆料的至少一个研磨或分级步骤和/或至少一个另外的处理步骤。
[0426] 包含在泡沫状物中的通过本发明方法获得的疏水化的杂质,并且优选疏水化的硅酸盐可以如以上已经阐述的收集。在本发明的一个优选实施方案中,疏水化的杂质可以包括具有白色的硅酸盐,如例如硅灰石、高岭土、高岭石粘土、煅烧高岭石粘土、蒙脱石、滑石、硅藻土或海泡石。更优选地,疏水化的杂质由具有白色的硅酸盐组成,并且更优选地,杂质仅由一种白色硅酸盐组成。例如,杂质可以仅由硅灰石或高岭土或高岭石粘土或蒙脱石或滑石或硅藻土或海泡石组成。根据本发明的浮选法获得并与白色颜料分离的这些杂质可以被进一步加工并用于合适的应用中。通过本发明方法获得的仅含有当通过日光照射时具有白色外观的硅酸盐,并且优选仅含有一种当通过日光照射时具有白色外观的白色硅酸盐的杂质可以以与含白色颜料的产品相同的方式用于例如纸、塑料、漆、涂料、混凝土、水泥、化妆品、水处理、食品、制药、墨和/或农业应用中。
[0427] 通过本发明的方法获得的含白色颜料的产品
[0428] 在一个优选的实施方案中,基于干重,通过本发明的方法获得的含白色颜料的产品可以包含至少95重量%的白色颜料,基于干重,优选至少98重量%,更优选至少99重量%,并且最优选至少99.9重量%的白色颜料。
[0429] 在另一个实施方案中,基于干重,通过本发明的方法获得的含白色颜料的产品可以包含小于60ppm,优选小于35ppm,更优选小于15ppm,并且最优选小于5ppm的捕收剂或其降解产物。
[0430] 通过本发明的方法获得的含白色颜料的产品以及含有白色颜料的相可以用于纸、塑料、漆、涂料、混凝土、水泥、化妆品、水处理、食品、制药、墨和/或农业应用中。优选地,含白色颜料的产品可以用于造纸机的湿部工艺中,用于卷烟纸、板和/或涂层应用中,或者用作用于轮转凹版印刷和/或胶版印刷和/或喷墨印刷和/或连续喷墨印刷和/或柔性版印刷和/或电子照相术和/或装饰表面的支持体。
[0431] 基于旨在说明本发明的某些实施方案且为非限制性的以下实施例,将更好地理解本发明的范围和目的。实施例
[0432] 1测量方法
[0433] pH测量
[0434] 使用Mettler Toledo Seven Easy pH计和Mettler Toledo Expert Pro pH电极在25℃下测量pH。首先使用在20℃下的pH值为4、7和10的可商购的缓冲溶液(来自Aldrich)进行仪器的三点校准(根据分段法)。报告的pH值为通过仪器检测的终点值(终点是在过去6秒内测量信号与平均值相差小于0.1mV时)。
[0435] 颗粒材料的粒度分布(直径
[0436] 通过激光衍射分析仪,在d50大于5μm的情况下通过MalvernMastersizer 2000,或者在较细材料(<5μm)的情况下通过Micromeritics SedigraphTM 5120测量粒度分布(PSD)和相关的中值粒径d50。在0.1重量%的Na4P2O7的水溶液中进行测量,并且之前使用高速搅拌器和声波将样品分散。在Sedigraph中经由沉降法(即分析在重力场中的沉降行为)工作,Mastersizer以循环模式运行。
[0437] 悬浮体中的材料的固体重量(重量%)
[0438] 通过将固体材料的重量除以水性悬浮体的总重量来确定固体重量。固体材料的重量通过称量通过蒸发悬浮体的水相并将所获得的材料干燥至恒重而获得的固体材料来确定。
[0439] 比表面(BET)测量
[0440] 使用氮气和技术人员公知的BET法(ISO 9277:2010)确定白色颜料或杂质的比表2
面积(以m/g计)。然后,通过将白色颜料或杂质的比表面积与质量(以g计)相乘获得白色颜料或杂质的总表面积(以m2计)。方法和仪器是技术人员已知的,并且通常用于确定白色颜料或杂质的比表面。
[0441] 亮度测量和黄色指数(=YI)
[0442] 通过使用微波将来自浮选过程的样品干燥。在粉末压机中将所获得的干粉末制备成得到平坦的表面,并使用来自Datacolor公司的ELREPHO3000根据ISO 2469测量Tappi亮度(R457 ISO亮度)。Tappi亮度的结果作为与校准标准物相比的百分比给出。
[0443] 黄色指数通过下式来计算:
[0444] YI=100*(Rx-Rz)/Ry)
[0445] HCl不溶物含量的确定
[0446] 将10g粗材料(考虑到固体含量的干燥产物或浆料)称取到400ml烧杯中,将其悬浮在50ml脱矿质(demin.)水中,并与40ml HCl(8N=25%)混合。在二氧化碳的形成完成之后,将混合物煮沸5分钟,冷却至室温,随后在预先称重的膜过滤器上过滤。将烧杯壁用20ml脱矿质水冲洗3次,并且之后将过滤器在微波中在105℃下干燥直至达到重量恒定。在将过滤器在干燥器中冷却之后,将其返回称重,并根据以下方程式计算HCl不溶物(insol.)含量:
[0447]
[0448] 负载容量的确定
[0449] 使用用聚乙烯磺酸钠(Na-PES)滴定通过Mütek颗粒电荷检测器(来自BTG的PCD04)以[μVal/Kg]计测量浆料中的含有捕收剂的颗粒的表面电荷。
[0450] 酸值的确定
[0451] 使用氢氧化钾溶液作为试剂以及异丙醇作为溶剂通过电位滴定来测量酸值。
[0452] 在250mL烧杯中,精确称量(Sw,精确至mg)约10g待分析的样品,并添加70mL异丙醇。搅拌混合物,并且如有必要温和地加热以得到均匀的样品。将滴定仪组合的玻璃参比电极引入到溶液中,然后用磁力搅拌器搅拌该溶液。使用0.1N氢氧化钾(KOH)水溶液进行样品的酸碱滴定,并在滴定仪上记录pH变化。使用本领域技术人员已知的方法用图解法确定当量点,并且确定用于达到该点的氢氧化钾溶液的体积(VKOH,以mL计)。然后根据以下计算获得酸值(AV):
[0453]
[0454] 总碱度测量方法
[0455] 在所有以下实施例中,使用盐酸溶液作为试剂以及异丙醇作为溶剂通过电位滴定测量总碱度值。在100mL聚丙烯烧杯中,将约3g待分析的样品精确称量至mg(Sw,以g计),并添加60mL溶剂。搅拌混合物,并且如有必要温和地加热以获得均匀的样品。当溶液的温度回到室温时,将滴定仪组合的玻璃参比电极引入到溶液中,然后用磁力搅拌器搅拌该溶液。使用精确已知当量浓度(n,以meq/ml计)的0.2N盐酸(HCl)水溶液进行样品的滴定,并在滴定仪上记录pH变化。使用本领域技术人员已知的方法确定当量点,并确定用于达到该点的盐酸溶液的体积(VHCl,以ml计)。然后根据以下计算获得总碱度值(Alk):
[0456]
[0457] 2捕收剂
[0458] 实施例1:产物A的合成(根据本发明)
[0459] 将1196.7g(2.5摩尔)由Arkema以商品名 S5供应的乙氧基化牛脂胺(5OE)、715.2g(3.45摩尔)由Taminco供应的甲基二乙醇胺(>99%)和0.5g 50重量%次磷酸水溶液引入4L圆底烧瓶中。在氮气鼓泡下将混合物加热至80℃。停止鼓泡,然后在搅拌下引入756.8g(5.18摩尔)己二酸。15分钟后,在1小时时间内将混合物温度升高至120℃,并逐渐降低容器中的压力,直至达到6.66kPa(50mm Hg)的压力。将温度升高至190℃,并保持温度和压力,直至几乎所有的酸被消耗(酸值<5)。然后将系统冷却以回收2482.3g含有所寻求的酯胺(产物A)、未反应的胺和未反应的二酸的粗的橙色/棕色液体反应产物。
[0460] 实施例2:产物B的合成(根据本发明)
[0461] 将1420.1g(2.97摩尔)由Arkema以商品名 S5供应的乙氧基化牛脂胺(5OE)、353.2g(2.97摩尔)由Taminco供应的甲基二乙醇胺(>99%)和0.5g 50重量%次磷酸水溶液引入4L圆底烧瓶中。在氮气鼓泡下将混合物加热至80℃。停止鼓泡,然后在搅拌下引入650g(4.45摩尔)己二酸。15分钟后,将混合物温度升高至160℃并保持4小时。然后将温度升高至190℃,并保持温度直至几乎所有的酸被消耗(酸值<5)。然后逐渐降低容器中的压力,直至达到6.66kPa(50mm Hg)的压力,并将温度和压力再保持2小时。之后,将系统冷却并使压力回到大气压以回收2260g含有所寻求的酯胺(产物B)、未反应的胺和未反应的二酸的粗的透明橙色/棕色液体反应产物。
[0462] 实施例3:产物C的合成(根据本发明)
[0463] 将2022g实施例1中获得的酯胺产物A和453g异丙醇引入6L玻璃反应器中。添加氯代甲烷直至容器中的压力达到290kPa。将温度保持在80℃至85℃直至完全反应发生。当总碱度值小于或等于0.2meq/g时,实现完全反应。然后使反应器冷却至65℃,并使压力回到大气压。在回收2095.9g仍含有6.7重量%异丙醇的粗的棕色反应产物(产物C)之前,在混合物中在2小时期间鼓入氮气。
[0464] 实施例4:产物D的合成(根据本发明)
[0465] 将1803.7g实施例2中获得的酯胺产物B和788.3g异丙醇引入6L玻璃反应器中。添加氯代甲烷直至容器中的压力达到290kPa。将温度保持在80℃至85℃直至完全反应发生。当总碱度值小于或等于0.2meq/g时,实现完全反应。然后使反应器冷却至65℃,并使压力回到大气压。在回收2206.6g仍含有17.3重量%异丙醇的粗棕色反应产物(产物D)之前,在混合物中在2小时期间鼓入氮气。
[0466] 实施例5:产物E的合成(根据本发明)
[0467] 在4L干燥高压釜中添加595g(5M)MDEA(甲基二乙醇胺)和6g KOH(50%水溶液)。然后关闭反应器并填充氮气气氛,并且密封是防泄漏的。将MDEA和催化剂干燥至少于1000ppm的水。然后在25℃下用氮气将压力增加至75MPA。然后在搅拌的同时将反应器中的温度升至90℃。然后将温度再次升至120℃,并添加40g至50g环氧乙烷。在140℃至150℃下在3小时期间添加另外的环氧乙烷,总计1100g(25M)的总量。在添加环氧乙烷之后,观察30分钟反应时间,随后是液相的氮气汽提。在反应结束时,将反应器冷却至60℃并获得1655g MDEA 5 EO。
[0468] 将1420.3g(2.97摩尔)由Arkema以商品名 S5供应的乙氧基化牛脂胺(5OE)、745.5g(2.97摩尔)MDEA 5OE(如上所示合成的)和0.5g 50重量%次磷酸水溶液引入
4L圆底烧瓶中。在氮气鼓泡下将混合物加热至80℃。停止鼓泡,然后在搅拌下引入650g(4.45摩尔)己二酸。15分钟后,将混合物温度升高至160℃并保持4小时。然后将温度升高至
190℃,并保持温度直至几乎所有的酸被消耗(酸值<5)。然后逐渐降低容器中的压力直至达到6.66kPa(50mm Hg)的压力,并将温度和压力再保持2小时。之后,将系统冷却并使压力回到大气压,以回收2654.5g含有所寻求的酯胺(产物E)、未反应的胺和未反应的二酸的粗的透明橙色/棕色液体反应产物。
[0469] 实施例6:产物F的合成(根据本发明)
[0470] 将2050g实施例5中获得的酯胺产物E和615g异丙醇引入6L玻璃反应器中。添加氯代甲烷直至容器中的压力达到290kPa。将温度保持在80℃至85℃直至完全反应发生。当总碱度值小于或等于0.2meq/g时,实现完全反应。然后使反应器冷却至65℃,并使压力回到大气压。在回收2496.9g仍含有12.4重量%异丙醇的粗棕色反应产物(产物F)之前,在混合物中在2小时期间鼓入氮气。
[0471] 实施例7:产物G的合成(根据本发明)
[0472] 将510g(5M)DMAPA(二甲基氨基丙胺)和5g(1重量%)水添加到4L干燥高压釜中。然后关闭反应器并填充氮气气氛,并且密封是防泄漏的。然后在30℃下用氮气将压力增加至100kPa。然后在搅拌的同时将反应器中的温度升至120℃。添加40g环氧乙烷。有规律地升高温度直至反应开始。在150℃至160℃下在4小时期间添加另外的环氧乙烷,总量1100g(25M)。在添加环氧乙烷之后,观察30分钟反应时间,随后是液相的氮气汽提。在反应结束时,将反应器冷却至60℃,并获得1570g DMAPA 5 EO。
[0473] 将1196.1g(2.5摩尔)由Arkema以商品名 S5供应的乙氧基化牛脂胺(5OE)、805.4g(2.5摩尔)DMAPA 5OE(如上所示合成的)和0.5g 50重量%次磷酸水溶液引入
4L圆底烧瓶中。在氮气鼓泡下将混合物加热至80℃。停止鼓泡,然后在搅拌下引入547.9g(3.75摩尔)己二酸。15分钟后,将混合物温度升高至160℃并保持4小时。然后将温度升高至
190℃,并保持温度直至几乎所有的酸被消耗(酸值<5)。然后逐渐降低容器中的压力直至达到6.66kPa(50mm Hg)的压力,并将温度和压力再保持2小时。之后,将系统冷却并使压力回到大气压,以回收2413.9g含有所寻求的酯胺(产物G)、未反应的胺和未反应的二酸的粗的透明橙色/棕色液体反应产物。
[0474] 实施例8:产物H的合成(根据本发明)
[0475] 将2040g实施例5中获得的酯胺产物E和600g异丙醇引入6L玻璃反应器中。添加氯代甲烷直至容器中的压力达到290kPa。将温度保持在80℃至85℃直至完全反应发生。当总碱度值小于或等于0.2meq/g时,实现完全反应。然后使反应器冷却至65℃,并使压力回到大气压。在回收2396.7g仍含有12.9重量%异丙醇的粗棕色反应产物(产物H)之前,在混合物中在2小时期间鼓入氮气。
[0476] 实施例9:产物I至R的合成(根据本发明)
[0477] 按照与实施例1中完全相同的方法,从表1中所示的化合物开始制备以下产物:
[0478] 表1:用于合成根据本发明的产品I至R的化合物和量
[0479]
[0480] NoxS5是由Arkema以商品名 S5供应的乙氧基化牛脂胺(5OE)的缩写。
[0481] NoxS2是由Arkema以商品名 S2供应的乙氧基化牛脂胺(2OE)的缩写。
[0482] NoxS11是由Arkema以商品名 S11供应的乙氧基化牛脂胺(11OE)的缩写。
[0483] NoxC5是由Arkema以商品名 C5供应的乙氧基化椰油胺(5OE)的缩写。
[0484] MDEA是由Taminco供应的甲基二乙醇胺(>99%)的缩写。
[0485] TEA是由Taminco供应的三乙醇胺(>99%)的缩写。
[0486] MDEA是由Taminco供应的甲基二乙醇胺(>99%)的缩写。
[0487] MDEA 5 OE如实施例5中所说明的制备。
[0488] Ac.Ad.是己二酸的缩写,Anh.Succ.是琥珀酸酐的缩写,Anh.Male.是马来酸酐的缩写。
[0489] 实施例10:产物S至AB的合成(根据本发明)
[0490] 按照与实施例3中完全相同的方法,从表2中所示的化合物开始制备产物I至R的氯甲基季铵衍生物。
[0491] 表2:用于合成根据本发明的产品S至AB的化合物和量
[0492]
[0493] 3浮选试验
[0494] 所有泡沫浮选试验均在配备有锥形充气搅拌器的Outotec实验室浮选槽中在1600rpm的搅拌下在使用4dm3容量的玻璃槽下在室温(20±2℃)下进行。添加到浮选机中的水性含白色颜料和杂质的材料悬浮体的固体含量按干重计为33%,所述含白色颜料和杂质的材料来自具有不同来源的沉积大理石岩矿床,已经进行了浮选过程。使用的水是来自每个本地浮选过程的原始自来水
[0495] 然后将由空气组成的浮选气体以约2dm3/分钟的速率经由沿搅拌器轴线定位的孔引入。
[0496] 将在悬浮体的表面处产生的泡沫状物通过溢流和撇去从悬浮体中分离,直至不再能够收集到泡沫状物,并将剩余的悬浮体和收集的泡沫状物二者脱水并干燥以形成两种浓缩物,以用于质量平衡和品质分析如碳分数确定。
[0497] 比较例用“CA”标记,发明例用“IN”标记。在比较例中,使用可从BASF以商品名Lupromin FP 18 AS商购的已知捕收剂。在发明例中,使用在实施例2中制备的捕收剂B。
[0498] 试验1:HCL杂质和亮度结果
[0499] 对于1号和2号测试,选择来自奥地利的Gummern大理石矿床的含白色颜料和杂质的材料。该材料含有2.3重量%的通过HCl不溶物测定确定的杂质。将材料粉碎并预研磨至23μm的中值研磨尺寸d50。根据上述方法处理该材料。测试数据总结于下表3和4中。
[0500] 表3:浮选试验.
[0501]
[0502] a)杂质表示为不溶于8N HCl的化合物。
[0503] 如从表3和表4中的1号和2号测试的结果可以看出,即使在水性悬浮体中低量的捕收剂下,本发明的用于制造包含白色颜料的产品的方法也显示出良好的结果(含白色颜料的产品中低量的杂质和高的Tappi亮度值)。
[0504] 为了研究在如上所述的1号和2号测试中的浮选试验之后获得的产物的品质,对亮度进行测量。
[0505] 表4:亮度结果.
[0506]捕收剂 Tappi亮度
IN 93.5
CA 93.7
[0507] 结果证实根据本发明的捕收剂显示出期望的亮度。上表4中所示的结果证实了根据本发明的捕收剂的性能。
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